Escalabilidad en la nube: ¿cuándo emplear el escalado vertical y cuándo el horizontal?

Los responsables de TI se enfrentan con frecuencia a retos de escalabilidad en el desempeño de sus funciones. Predecir las tasas de crecimiento de las aplicaciones, los requisitos de capacidad de almacenamiento de datos y las demandas de ancho de banda no es tarea fácil. Cuando una carga de trabajo se acerca a sus límites de capacidad, la pregunta es: ¿cómo podemos mantener un alto rendimiento a la vez que garantizamos la eficiencia a medida que escalamos la arquitectura vertical u horizontalmente?

La capacidad de aprovechar rápidamente la potencia de la nube, ya sea mediante el escalado vertical o el escalado horizontal, para adaptarse a un crecimiento rápido imprevisto o a las fluctuaciones estacionales de la demanda se ha convertido en una ventaja significativa de los servicios de nube pública. Sin embargo, sin una gestión eficaz, también puede convertirse en un lastre. El atractivo de obtener acceso a una infraestructura adicional en cuestión de minutos es innegable. Sin embargo, para hacerlo de forma eficaz, hay que tomar decisiones sobre qué tipo de escalabilidad se necesita para satisfacer la demanda, los casos de uso específicos y cómo monitorizar meticulosamente los gastos.

La escalabilidad de la infraestructura gestiona las necesidades cambiantes de una aplicación añadiendo o eliminando recursos de forma estática para satisfacer las demandas cambiantes de la aplicación, según sea necesario. En la mayoría de los casos, esto se gestiona ampliando (escalado vertical) y/o reduciendo (escalado horizontal). Ha habido muchos estudios y desarrollo de arquitecturas en torno a la escalabilidad de la nube que abordan muchas áreas de su funcionamiento y arquitectura para las aplicaciones emergentes Kubernetes o nativas de la nube. En este artículo, vamos a centrarnos primero en comparar el escalado vertical frente al escalado horizontal.

El escalado vertical se realiza añadiendo más recursos a un sistema existente para alcanzar un estado deseado de rendimiento. Por ejemplo, una base de datos o un servidor web necesitan recursos adicionales para mantener el rendimiento a un determinado nivel y cumplir los acuerdos de nivel de servicio (SLA). Se puede añadir más CPU, memoria, almacenamiento o red a ese sistema para mantener el rendimiento en los niveles deseados.

Cuando esto se hace en la nube, las aplicaciones suelen trasladarse a instancias o máquinas virtuales más potentes e incluso pueden migrar a un host diferente para minimizar el tiempo de inactividad, y luego retirar el servidor en el que estaban. Por supuesto, este proceso debe ser transparente para el cliente.

El escalado vertical también puede realizarse en software añadiendo más hilos, más conexiones o, en casos de aplicaciones de bases de datos, aumentando el tamaño de las cachés. Este tipo de operaciones de escalado llevan décadas realizándose on-premises en los centros de datos. Sin embargo, el tiempo que se tarda en obtener recursos adicionales para escalar verticalmente un sistema determinado puede llevar semanas o meses en un entorno tradicional on-premises, mientras que el escalado vertical en la nube puede llevar solo unos minutos, lo que puede repercutir en los modelos de precios.

El escalado horizontal suele asociarse a las arquitecturas distribuidas. Existen dos formas básicas de este tipo de escalado:

• Añadir capacidad de infraestructura adicional en bloques preempaquetados de infraestructura o nodos (es decir, hiperconvergentes).
• Utilizar un servicio distribuido que pueda recuperar la información de los clientes pero que sea independiente de las aplicaciones o servicios, abordando los problemas de rendimiento y optimizando los recursos del cloud computing

Ambos enfoques se utilizan hoy en día en los proveedores de servicios cloud (CSP) contemporáneos, junto con el escalado vertical de los componentes individuales (computación, memoria, red y almacenamiento), para reducir los costes. El escalado horizontal facilita a los proveedores de servicios ofrecer infraestructuras y servicios de “pago a medida que se crece”, lo que influye en las estrategias de precios.

La infraestructura hiperconvergente se ha hecho cada vez más popular para su uso en nubes privadas e incluso en proveedores de servicios de nivel 2. Este enfoque no está tan poco acoplado como otras formas de arquitecturas distribuidas, pero ayuda a los responsables de TI acostumbrados a las arquitecturas tradicionales a realizar la transición al escalado horizontal y a darse cuenta de los beneficios de costes asociados.

La arquitectura distribuida débilmente acoplada permite escalar cada parte de la arquitectura de forma independiente, eliminando de forma eficaz los cuellos de botella. Esto significa que un grupo de productos de software puede crearse e implementarse como piezas independientes, aunque trabajen juntas para gestionar un flujo de trabajo completo. Cada aplicación se compone de una colección de servicios abstraídos que pueden funcionar y operar de forma independiente. Esto permite un escalado horizontal tanto a nivel de producto como de servicio. Se pueden delinear capacidades de escalado aún más granulares por SLA o tipo de cliente (p. ej., bronce, plata u oro) o incluso por tipo de API si existen diferentes niveles de demanda para determinadas API. Esto puede promover un uso eficiente del escalado dentro de una infraestructura determinada.

Los proveedores de servicios han adaptado continuamente sus infraestructuras para satisfacer las necesidades cambiantes de los clientes, centrándose en el rendimiento y la eficiencia. Un ejemplo notable es el autoescalado de AWS, que alinea el uso de recursos con las necesidades reales, garantizando que a los usuarios se les facture solo por lo que consumen activamente. Este enfoque encierra un importante potencial de ahorro de costes, aunque descifrar la compleja facturación puede resultar todo un reto.

Aquí es precisamente donde entra en juego IBM Turbonomic para simplificar la facturación de la nube, proporcionando una visión clara de los gastos y facilitando la toma de decisiones bien informadas con respecto a las estrategias de escalado vertical u horizontal, lo que conduce a un ahorro aún mayor. Turbonomic agiliza la asignación de presupuestos para la gestión de TI en infraestructuras on-premises y externas al ofrecer un modelado de costes para ambos entornos y planes de migración para garantizar un rendimiento y una eficiencia óptimos de la carga de trabajo a la vez que se mitigan los problemas de rendimiento.

Para los proveedores actuales de servicios cloud, las arquitecturas distribuidas poco acopladas son fundamentales para escalar en la nube y, junto con la automatización de la misma, esto ofrece a los clientes muchas opciones de escalado vertical u horizontal adaptadas a sus necesidades empresariales. Turbonomic puede ayudarle a asegurarse de que elige las mejores opciones en su viaje a la nube, en consonancia con los requisitos específicos de su sistema de almacenamiento.