Come sviluppare soluzioni IT scalabile e performanti

Indice

Come funziona la scalabilità?
Perché la scalabilità è importante
Come viene utilizzata in pratica la scalabilità informatica?
Conclusione

Quando un'azienda scala, non si limita ai prodotti o al numero di clienti e dipendenti. La scalata di un'organizzazione comporta anche la scalata dei sistemi software: la tecnologia deve supportare la crescita.

Le soluzioni IT scalabili consentono infatti alle aziende di reagire in modo flessibile ai cambiamenti, massimizzando l'efficienza e la produttività. E a seconda dell'infrastruttura IT utilizzata dall'azienda, ci sono differenze fondamentali. Mentre i sistemi di server interni sono generalmente ingombranti e poco flessibili in termini di scalabilità, la scalabilità nel cloud è semplice e veloce.

Come funziona la scalabilità?

Fondamentalmente, si distingue tra scalatura verticale e orizzontale. Analizziamo più da vicino entrambe le opzioni.

Scaling verticale

Lo scaling verticale (scale-up) aumenta la capacità dell'hardware o del software aggiungendo risorse a un sistema fisico. Ciò può avvenire, ad esempio, aggiungendo potenza di calcolo a un server per renderlo più veloce o aggiungendo dischi rigidi a un sistema esistente se è necessaria una maggiore capacità di archiviazione.

Il vertical scaling è facile da implementare ed è economicamente vantaggioso. Tuttavia, l'approccio verticale finirà per raggiungere i limiti di RAM e storage e sarà necessario aggiungere altre risorse per soddisfare la domanda.

Scaling orizzontale

Lo scaling orizzontale (scale-out) aumenta la capacità delle prestazioni aggiungendo più risorse dello stesso tipo al sistema. Ad esempio, invece di aumentare la capacità di un server per migliorarne le prestazioni, si aggiungono altri server al sistema. Un bilanciatore di carico aiuta a distribuire il carico di lavoro su diversi server in base alla disponibilità. Questo aumenta le prestazioni complessive del sistema.

Più risorse di calcolo significano più tolleranza agli errori e meno rischi di downtime. Tuttavia, l'aggiunta di server e bilanciatori di carico può essere costosa. Si dovrebbe prendere in considerazione l'utilizzo di una combinazione di risorse locali e risorse cloud per gestire l'aumento del traffico.

Perché la scalabilità è importante

Flessibilità e adattabilità

La capacità di adattarsi rapidamente ai cambiamenti del mercato è un vantaggio fondamentale delle soluzioni IT scalabili. Le aziende possono espandere o ridurre le proprie risorse IT in base alle esigenze, senza sacrificare le prestazioni. Questo è particolarmente importante nei settori con una domanda molto fluttuante.

Controllo dei costi

Le soluzioni IT scalabili offrono un migliore controllo dei costi. Invece di investire in hardware e infrastrutture costose che potrebbero non essere utilizzate appieno, le aziende possono scalare in base alle esigenze e ottimizzare la spesa IT.

Vantaggio competitivo

Le aziende che utilizzano soluzioni IT scalabili sono in grado di sfruttare meglio le nuove opportunità commerciali e di differenziarsi dalla concorrenza. Possono rispondere rapidamente alle tendenze del mercato e introdurre più velocemente sul mercato prodotti e servizi innovativi.

Come viene utilizzata in pratica la scalabilità informatica?

Oltre allo scaling verticale e orizzontale descritto in precedenza, esistono altri modelli di scaling che vengono utilizzati per risolvere i problemi di scaling architetturale.

Load Balancers

I load balancers sono componenti essenziali per la distribuzione efficiente delle richieste e dei carichi di lavoro tra un insieme di server back-end. La loro funzione principale è garantire che le risorse disponibili siano utilizzate in modo ottimale, prevenendo sovraccarichi su singoli server e migliorando così la resilienza e la disponibilità del sistema. Questo processo consente ai team IT di assicurare che i servizi siano sempre attivi e scalabili, anche durante i picchi di traffico o in caso di guasti.

Tra le principali attività che un load balancer svolge troviamo:

Verifica della disponibilità delle risorse nel sistema e monitoraggio continuo del loro stato per garantire che siano operative e in grado di supportare il carico di lavoro;
Scelta dell'algoritmo di distribuzione più adeguato (come round-robin, least connections o IP hash) per bilanciare le richieste su più server in modo efficace, evitando rallentamenti;
Gestione del failover, assicurando che, se un server diventa inaccessibile, il carico venga ridistribuito automaticamente, preservando la continuità del servizio.

Caching - Content Delivery Network (CDN)

Le CDN rappresentano un'infrastruttura strategica per migliorare la velocità e l'efficienza di accesso alle risorse web. Queste reti sono composte da una serie di server globali che distribuiscono contenuti web statici (come file JavaScript, CSS, immagini e video) in maniera uniforme e vicina all'utente finale. Con questo sistema, il contenuto non viene servito direttamente dal server principale, ma dai nodi della CDN più prossimi all'utente, migliorando notevolmente la velocità di caricamento.

Circa l'80% di un'applicazione web può essere costituito da elementi statici, e scaricare questi contenuti su una CDN comporta benefici significativi:

Riduzione del carico sul server principale, che può dedicarsi alle attività più complesse;
Aumento della velocità e dell'accessibilità dei contenuti su scala globale, riducendo i tempi di latenza per gli utenti ovunque essi si trovino;
Maggiore disponibilità, poiché i contenuti vengono replicati su più nodi, riducendo il rischio di interruzioni per singoli guasti o colli di bottiglia sulla rete principale.

Microservizi

I microservizi rappresentano un approccio architetturale in cui un’applicazione viene suddivisa in una serie di piccole applicazioni indipendenti, o servizi, ognuna delle quali gestisce una specifica funzionalità. A differenza dei sistemi monolitici, i microservizi non dipendono l'uno dall'altro per funzionare, ma comunicano attraverso interfacce definite, garantendo che l'intero sistema sia modulare e flessibile.

Quando un sistema software monolitico cresce nel tempo, diventa sempre più complesso e difficoltoso da mantenere. Ogni nuova funzionalità richiede modifiche al codice centrale, aumentando il rischio di errori e rendendo l'infrastruttura meno agile. In questi casi, la transizione a un'architettura a microservizi può essere vantaggiosa, poiché divide il sistema in componenti più piccoli e indipendenti, ciascuno dei quali può essere sviluppato, distribuito e scalato separatamente.

I microservizi offrono vantaggi significativi in termini di scalabilità: ogni servizio può essere scalato in base alla domanda senza influenzare gli altri, ottimizzando l'uso delle risorse. Inoltre, supportano lo sviluppo agile, poiché i team possono lavorare contemporaneamente su diversi servizi, accelerando il rilascio di nuove funzionalità. Questa architettura è particolarmente utile per aziende che necessitano di un'infrastruttura IT flessibile e pronta a rispondere rapidamente ai cambiamenti del mercato.

Per maggiori dettagli sull'uso dei microservizi, consultate l'articolo del nostro blog “Architettura monolitica e microservizi a confronto”.

Sharding

Lo sharding è una tecnica avanzata di gestione dei database che consiste nella suddivisione di un database di grandi dimensioni in unità più piccole, chiamate “shard”, per migliorare la gestibilità e le performance complessive. Ogni shard rappresenta una partizione del database principale e può essere distribuito su server diversi, consentendo di bilanciare il carico e aumentare la velocità di risposta alle query.

Con la crescita di un database nel tempo, causata da un aumento di contenuti o utenti, il volume di query e transazioni può rallentare notevolmente le risposte del sistema. Grazie allo sharding, invece, ogni shard può rispondere a una porzione specifica delle richieste, riducendo il carico su ciascun server e migliorando la scalabilità complessiva del sistema.

Questo metodo è molto efficace in scenari di database complessi e in contesti come le blockchain, dove è essenziale gestire enormi quantità di dati e transazioni. Suddividendo il database in shard, si ottengono non solo tempi di risposta più rapidi, ma anche una maggiore resilienza, poiché eventuali problemi in un singolo shard non compromettono il funzionamento dell'intero database.

Conclusione

La scalabilità IT è un fattore cruciale per le aziende che vogliono crescere in modo sostenibile e competitivo. Implementare soluzioni scalabili consente di adattarsi rapidamente ai cambiamenti del mercato, ridurre i costi operativi e migliorare l'affidabilità dei servizi offerti, il tutto contribuendo ad aumentare la capacità di gestione dei dati e delle richieste. Sia che si tratti di scalatura verticale, orizzontale, bilanciamento del carico, caching tramite CDN, architetture a microservizi o sharding dei database, ciascuna di queste strategie supporta la crescita dell’azienda, ottimizzando le performance e la resilienza dei sistemi informatici.

DevInterface può offrire un supporto essenziale per lo sviluppo di soluzioni IT scalabili e performanti. Grazie alla sua esperienza, l’azienda può aiutare a progettare e implementare architetture software ottimizzate per la crescita, scegliendo le strategie più adatte per garantire flessibilità e affidabilità. DevInterface collabora con le aziende per costruire infrastrutture in grado di evolversi con le esigenze del mercato, sfruttando tecnologie avanzate come il cloud computing, i microservizi e le reti CDN per garantire prestazioni elevate anche durante i picchi di traffico. In questo modo, le aziende possono focalizzarsi sul proprio core business, sapendo di poter contare su sistemi IT resilienti, efficaci e pronti a supportare il loro sviluppo futuro.