Горизонтальное и вертикальное масштабирование веб приложений

Вертикальное масштабирование — scaling up — увеличение количества доступных для ПО ресурсов за счет увеличения мощности применяемых с серверов.

Горизонтальное масштабирование — scaling out — увеличение количества нод, объединенных в кластер серверов при нехватке CPU, памяти или дискового пространства.

 

И то и другое является инфраструктурными решениями, которые в разных ситуациях требуются когда веб проект растет.

 

 

Вертикальное и горизонтальное масштабирование, scaling для web

Для примера можно рассмотреть сервера баз данных. Для больших приложений это всегда самый нагруженный компонент системы.

Возможности для масштабирования для серверов баз данных определяются применяемыми программными решениями: чаще всего это реляционные базы данных (MySQL, Postgresql) или NoSQL (MongoDB, Cassandra и др).

 

 

Горизонтальное масштабирование для серверов баз данных при больших нагрузках значительно дешевле

 

 

Веб-проект обычно начинают на одном сервере, ресурсы которого при росте заканчиваются. В такой ситуации возможны 2 варианта:

  • перенести сайт на более мощный сервер
  • добавить еще один сервер небольшой мощности с объединить машины в кластер

 

MySQL является самой популярной RDBMS и, как и любая из них, требует для работы под нагрузкой много серверных ресурсов. Масштабирование возможно, в основном, вверх. Есть шардинг (для его настройки требуется вносить изменения в код) и  репликация, которая может быть сложной в поддержке.


Вертикальное масштабирование
вертикальное масштабирование
 

NoSQL масштабируется легко и второй вариант с, например, MongoDB будет значительно выгоднее материально, при этом не потребует трудозатратных настроек и поддержки получившегося решения. Шардинг осуществляется автоматически.

 

 

Таким образом с MySQL нужен будет сервер с большим количеством CPU и оперативной памяти, такие сервера имеют значительную стоимость.


Горизонтальное масштабирование
С MongoDB можно добавить еще один средний сервер и полученное решение будет стабильно работать давая дополнительно отказоустойчивость.
горизонтальное масштабирование
 

 

Scale-out или горизонтальное масштабирование является закономерным этапом развития инфраструктуры. Любой сервер имеет ограничения и когда они достигнуты или когда стоимость более мощного сервера оказывается неоправданно высокой добавляются новые машины. Нагрузка распределяется между ними. Также это дает отказоустойчивость.


Добавлять средние сервера и настраивать кластеры нужно начинать когда возможности для увеличения ресурсов одной машины исчерпаны или когда приобретение сервера мощнее оказывается невыгодно



Приведенный пример с реляционными базами данных и NoSQL является ситуацией, которая имеет место чаще всего. Масштабируются также фронтэнд и бэкенд сервера.

 

Читайте про балансировку средствами Nginx и балансер HAPROXY.