Escalabilidad horizontal y vertical: dos opciones que garantizan el crecimiento de las aplicaciones

Para los desarrolladores y administradores de servidores, comprender los conceptos de escalabilidad horizontal y vertical es crucial. ¿Pero qué significan realmente estos términos y cómo afectan al desarrollo y la gestión de servidores?

En este artículo, vamos a profundizar en el concepto de escalabilidad y, dentro de este amplio espectro, en dos modelos: el horizontal y el vertical.

¿Qué es la escalabilidad en el desarrollo de aplicaciones?

La escalabilidad es una de las características más deseables en las aplicaciones y una de las principales preocupaciones para equipos de desarrollo y administración de servidores. Básicamente, se refiere a la capacidad de crecimiento de la aplicación para atender a un número cada vez mayor de solicitudes y usuarios con total normalidad y sin degradaciones de servicio. De cara a conseguir esta deseada cualidad, existen diferentes vías que no son incompatibles: algunas más centradas en el desarrollo del software y otras en los servidores que harán de plataforma de ejecución.

¿Qué es la escalabilidad vertical?

El escalado vertical tiene mucho que ver con el hardware del servidor de la aplicación. Se consigue de una manera muy sencilla: aumentando los recursos del servidor. Principalmente, en lo que respecta a la capacidad de procesamiento, memoria y almacenamiento.

Este tipo de escalado es bastante sencillo de alcanzar, ya que únicamente requiere una intervención en el hardware del equipo, aumentando los recursos o incluso cambiando completamente de servidor. Sin embargo, el beneficio que se puede llegar a obtener también es limitado.

Cómo funciona el escalado vertical

El escalado vertical, también conocido como «escalamiento ascendente» (scale up), es una estrategia para aumentar la capacidad de un sistema añadiendo más recursos a un único servidor existente. Cuando hablamos de escalabilidad vertical, nos referimos a mejorar el hardware del servidor actual para que pueda manejar una mayor carga de trabajo. Esto implica incrementar componentes como la CPU, la memoria RAM o el almacenamiento, transformando una máquina modesta en una mucho más potente. El concepto es similar a mejorar un ordenador personal; si necesitas más rendimiento para tareas exigentes, le instalas un procesador más rápido, más RAM o un disco duro de mayor capacidad. En un entorno de servidor, este proceso busca que un solo nodo sea lo suficientemente robusto como para manejar un crecimiento en la demanda, optimizando al máximo los recursos de esa única máquina.

Ventajas de la escalabilidad vertical

• Facilidad de implementación y configuración. Gestionar un único servidor suele ser menos complejo que administrar una red de servidores interconectados, lo que puede facilitar la tarea para equipos más pequeños.
• No requiere un diseño específico en la aplicación y su arquitectura para funcionar. Puede adaptarse a sistemas existentes sin modificaciones extensas.
• Puede ser más económico. En algunos casos, la escalabilidad vertical puede ser más económica, especialmente en entornos donde agregar recursos a un servidor existente resulta más rentable que implementar una infraestructura horizontal más amplia.
• Mejora en el rendimiento. Al proporcionar más recursos a un servidor existente, la escalabilidad vertical puede resultar en un aumento inmediato de rendimiento, ideal para aplicaciones que requieren una gran capacidad de procesamiento.

Desventajas de la escalabilidad vertical

• Está limitado a la capacidad de un único servidor. A medida que se escalan verticalmente, hay límites físicos para mejorar un solo servidor. Eventualmente, se alcanzará un punto en el que no se puedan agregar más recursos.
• No aporta beneficios en relación a la alta disponibilidad. Añadir recursos a un servidor en funcionamiento puede requerir tiempos de inactividad o interrupciones temporales, lo que puede afectar la disponibilidad del servicio.

Casos de uso donde se recomienda el escalado vertical

El escalado vertical es una estrategia viable y a menudo preferible en situaciones específicas donde sus ventajas superan sus limitaciones.

• Aplicaciones de base de datos relacionales tradicionales: Muchas bases de datos relacionales como MySQL, PostgreSQL o SQL Server, especialmente las que no están diseñadas para una distribución masiva, se benefician enormemente del escalado vertical. Pueden aprovechar al máximo una gran cantidad de RAM y núcleos de CPU en un único servidor para mejorar el rendimiento de las consultas y la gestión de transacciones. La complejidad de distribuir y sincronizar una base de datos relacional en múltiples nodos puede superar los beneficios de la escalabilidad horizontal y vertical en ciertos contextos.
• Aplicaciones monolíticas o heredadas: Aquellas aplicaciones antiguas o monolíticas que no fueron diseñadas pensando en la distribución o la computación en la nube a menudo se adaptan mejor al escalado vertical. Es más sencillo mejorar el hardware subyacente que reescribir toda la arquitectura para aprovechar las ventajas de un escalado horizontal y vertical. Esto permite prolongar la vida útil de estas aplicaciones sin una inversión masiva en refactorización.
• Fases iniciales de un proyecto: Para startups o proyectos en sus fases iniciales con una base de usuarios limitada y un presupuesto ajustado, el escalado vertical puede ser una solución rentable y rápida. Es más fácil adquirir un servidor con capacidad de mejora que diseñar y configurar una infraestructura distribuida desde cero. A medida que el proyecto crece, se puede reevaluar la estrategia de escalabilidad horizontal y vertical.
• Servicios con requisitos muy específicos de hardware: Ciertas aplicaciones muy especializadas pueden depender de un hardware específico o de licencias de software que solo permiten una instancia por servidor. En estos casos, el escalado vertical es la única opción para aumentar su rendimiento.
• Entornos de desarrollo y pruebas: En entornos que no requieren alta disponibilidad, como los de desarrollo o pruebas, donde los periodos de inactividad son aceptables, el escalado vertical ofrece una forma sencilla de proporcionar a los desarrolladores y probadores recursos suficientes en una única máquina.

¿Qué es la escalabilidad horizontal?

Por su parte, la escalabilidad horizontal se consigue aumentando el número de servidores que atienden una aplicación. Para ello, un grupo de distintos servidores se configura para atender las peticiones de manera conjunta (es lo que se denomina cluster) y la carga de trabajo se distribuye entre ellos a través de un balanceador. Cada uno de esos servidores se conoce como nodo y el escalado se realiza simplemente agregando un nuevo nodo al cluster.

Este escalado es bastante más potente, pero sin embargo requiere una mayor configuración para poder realizarse, no solamente para crear la red de servidores de un cluster, sino también realizando una arquitectura de aplicación, a nivel de software, capaz de adaptarse a este tipo de funcionamiento.

Cómo funciona el escalado horizontal

El escalado horizontal, o «escalamiento hacia fuera» (scale out), es una estrategia para aumentar la capacidad de un sistema añadiendo más servidores o «nodos» a la infraestructura existente, en lugar de aumentar los recursos de un único servidor. En este modelo, si tu aplicación necesita manejar más tráfico o procesamiento, en vez de mejorar un único servidor, añades máquinas idénticas o similares que trabajan en conjunto para distribuir la carga. Es como pasar de un autobús grande a varios autobuses pequeños que transportan a más personas a la vez.

Para que el escalado horizontal funcione eficazmente, se requiere una forma de distribuir las solicitudes entrantes entre los nuevos servidores. Aquí es donde entran en juego los balanceadores de carga (load balancers). Estos dispositivos o programas actúan como un punto de entrada único para el tráfico, recibiendo todas las solicitudes y redirigiéndolas inteligentemente al servidor menos ocupado o al más adecuado para manejar esa solicitud. Cada servidor adicional se une al grupo de servidores, y el balanceador de carga se encarga de que la carga se distribuya equitativamente, garantizando que el sistema en su conjunto pueda manejar un volumen de trabajo mucho mayor que un solo servidor. Las aplicaciones diseñadas para este tipo de escalabilidad horizontal y vertical suelen ser «sin estado» (stateless) o utilizar bases de datos distribuidas para evitar depender de la información específica de un único servidor.

Ventajas de la escalabilidad horizontal

• El escalado es prácticamente infinito. La principal ventaja de la escalabilidad horizontal radica en su flexibilidad. Al agregar nuevos servidores según sea necesario, el sistema puede adaptarse a las demandas cambiantes sin interrupciones significativas.
• Permite alta disponibilidad. Distribuir la carga entre varios servidores evita cuellos de botella y garantiza un rendimiento sostenible incluso en momentos de alta demanda.
• Permite un correcto balanceo de carga entre los servidores. Al permitir un correcto balance de carga entre los servidores, se asegura una distribución equitativa de la carga y se evita la sobrecarga de un servidor específico.
• Costos controlados. Aunque puede haber costos iniciales asociados con la adición de servidores, la escalabilidad horizontal tiende a ser más rentable a largo plazo, ya que solo se utilizan recursos cuando son necesarios.

Desventajas de la escalabilidad horizontal

• Requiere mayor configuración, que puede llegar a ser difícil de realizar. La implementación de la escalabilidad horizontal a menudo requiere una arquitectura específica y una configuración cuidadosa para garantizar un rendimiento óptimo.
• Necesidad de un diseño específico. Necesita que la aplicación esté construida de modo que soporte escalabilidad vertical, lo que puede requerir modificaciones en el diseño original.
• Opción menos económica. Aunque más potente y de mejor rendimiento, suele ser una opción menos económica, ya que requiere de varios servidores.

Casos de uso donde se recomienda el escalado horizontal

El escalado horizontal es la estrategia de elección para una amplia gama de aplicaciones modernas que demandan alta disponibilidad, resiliencia y la capacidad de manejar un volumen masivo de usuarios.

• Aplicaciones web y móviles de alto tráfico: Este es el caso de uso por excelencia para el escalado horizontal. Sitios web populares, redes sociales, plataformas de comercio electrónico, servicios de streaming y aplicaciones móviles que experimentan picos de tráfico o un crecimiento constante se benefician enormemente de la capacidad de añadir más servidores para distribuir la carga. Esto asegura que miles o millones de usuarios puedan acceder al servicio simultáneamente sin experimentar lentitud o caídas.
• Microservicios y arquitecturas basadas en contenedores: Los microservicios, que son componentes de software pequeños e independientes, son ideales para el escalado horizontal. Cada microservicio puede escalarse de forma independiente según la demanda, lo que permite una asignación de recursos muy eficiente. La tecnología de contenedores (como Docker y Kubernetes) facilita aún más el despliegue y la gestión de estos microservicios en un entorno de escalado horizontal y vertical, permitiendo autoescalado automático.
• Big Data y análisis: Las aplicaciones que procesan grandes volúmenes de datos (Big Data) o realizan análisis complejos se benefician de la capacidad de distribuir la carga de trabajo entre múltiples nodos. Plataformas como Apache Hadoop o Spark están diseñadas específicamente para funcionar en arquitecturas distribuidas, aprovechando el escalado horizontal para procesar datos en paralelo y obtener resultados más rápidamente.
• Bases de datos NoSQL y distribuidas: Muchas bases de datos NoSQL (como MongoDB, Cassandra o Redis) están diseñadas desde su concepción para la distribución horizontal. Permiten añadir más servidores a un clúster para aumentar la capacidad de almacenamiento y la velocidad de las operaciones, proporcionando una alta disponibilidad y tolerancia a fallos. Este enfoque contrasta con las bases de datos relacionales tradicionales, que a menudo se adaptan mejor al escalado vertical.
• Servicios en la nube con alta disponibilidad: Los servicios basados en la nube, por su propia naturaleza, suelen ser el escenario ideal para el escalado horizontal. Los proveedores de servicios en la nube ofrecen herramientas y servicios que automatizan el aprovisionamiento de recursos y el balanceo de carga, haciendo que el escalado horizontal y vertical sea fácil de implementar y gestionar.

¿Cómo mejorar la escalabilidad vertical y horizontal?

El cálculo del escalado de la aplicación debe comenzar en la etapa de desarrollo, atendiendo a los requerimientos. Es importante decidir de antemano qué se necesitará para conseguir un adecuado escalado y cómo se va a realizar. Se debe pensar en factores como el comportamiento del crecimiento de la aplicación y los límites de los recursos de infraestructura que podamos tener o asumir económicamente. Estas decisiones seguramente condicionen el desarrollo y marquen la necesidad de arquitecturas específicas (microservicios, REST…), de modo que el software se adapte correctamente.

En cuanto a escalado vertical, es importante saber que no siempre es posible aumentar los recursos actuales de un servidor. Por ejemplo, los Servidores Dedicados tienen pocas posibilidades de expansión y generalmente es necesario cambiar la máquina entera, con la correspondiente  migración. Esto, sin embargo, no sucede con los Servidores Cloud, ya que es perfectamente posible asignar más recursos al servidor cuando sea necesario, ahorrándonos  la necesidad de cambiar de máquina.

Los Servidores Cloud también facilitan mucho el escalamiento horizontal, ya que crear nuevos servidores y añadirlos al cluster es muy rápido y sencillo.  La complejidad de estas configuraciones no nos tiene que asustar, pues gracias al panel de Cloudbuilder Next de Arsys es posible configurar un cluster de servidores con balanceo de carga de manera muy fácil, prácticamente a golpe de clic.

Generalmente, el escalado vertical es más que adecuado para la mayoría de las aplicaciones. Sin embargo, en ocasiones se espera un crecimiento elevado de los usuarios y, por tanto, una cantidad alta de solicitudes en un espacio corto de tiempo. En este caso, es posible que sea necesaria la planificación de una estrategia de escalado horizontal. También se debe considerar que a veces el aumento del hardware no es viable, por presupuesto o porque la mejoría no resulta lo suficientemente relevante para una aplicación. En estos casos, el escalado horizontal es mucho más seguro. No obstante, podemos acudir a estrategias mixtas, como sería separar ciertos servicios a un servidor adicional, como la base de datos. De esta manera, sin llegar a las complejidades de configuración de un cluster, podemos tener dos máquinas atendiendo solicitudes, una encargada de la parte del servidor web y otra de la base de datos.

Comparativa entre escalabilidad horizontal y vertical

La elección entre escalabilidad horizontal y vertical es una decisión fundamental que depende de las necesidades específicas de una aplicación y del entorno en el que opera. No existe una solución única para todos los casos; la opción más adecuada a menudo es una combinación de ambas o una preferencia clara por una sobre la otra, en función de factores como el coste, la complejidad, la disponibilidad y el rendimiento.

En el desarrollo de aplicaciones modernas y la infraestructura en la nube, el escalado horizontal es la tendencia dominante debido a su capacidad para ofrecer alta disponibilidad, resiliencia y un crecimiento casi ilimitado. Sin embargo, el escalado vertical sigue siendo relevante para casos de uso específicos donde la simplicidad y la potencia bruta de un único servidor son más beneficiosas, o donde la arquitectura de la aplicación no permite una fácil distribución.

La clave del éxito reside en elegir la estrategia de escalabilidad horizontal y vertical que mejor se adapte a las necesidades cambiantes de tu aplicación, considerando siempre el equilibrio entre rendimiento, coste, complejidad y la tolerancia a fallos deseada. Muchas arquitecturas modernas incluso combinan ambas, utilizando el escalado vertical para componentes críticos (como una base de datos maestra) y el escalado horizontal para los servicios que manejan la carga de usuario (como los servidores web).

Conclusiones sobre escalabilidad

La elección entre la escalabilidad horizontal y vertical no es solo una decisión técnica, sino una estratégica que puede impactar directamente en el rendimiento y la eficiencia de tus servidores. Ambas estrategias tienen sus propias ventajas y desafíos, y la decisión correcta depende en última instancia de las características y objetivos de tu proyecto.

Si te encuentras gestionando un proyecto que experimenta fluctuaciones de demanda y necesitas una solución flexible y rentable, la escalabilidad horizontal podría ser tu mejor aliado. Distribuir la carga entre varios servidores no solo proporciona una mayor tolerancia a fallos, sino que también permite un rendimiento sostenible incluso en momentos de mayor tráfico. No obstante, ten en cuenta la complejidad de gestión y la necesidad de una configuración cuidadosa al optar por esta ruta.

Por otro lado, si tu enfoque es mejorar el rendimiento inmediato de una aplicación crítica y buscas una gestión más sencilla, la escalabilidad vertical podría ser la elección acertada. Proporcionar más recursos a un servidor existente puede ser la respuesta cuando la demanda de recursos es predecible y fluctúa en un rango manejable. Sin embargo, ten presente las limitaciones físicas y las posibles interrupciones asociadas con este enfoque.

Relacionando estas estrategias con la gestión de dominios y hosting web, es crucial reconocer que la elección de la infraestructura subyacente puede tener un impacto significativo en la experiencia del usuario y en el rendimiento general de tu página web. Al considerar la escalabilidad, no olvides evaluar cómo estas decisiones afectarán a la velocidad de carga de tu página y a la capacidad de gestionar picos de tráfico. Un hosting adecuado y un dominio bien gestionado pueden ser la clave para aprovechar al máximo las ventajas de la escalabilidad, ya sea horizontal o vertical.

Publicado el 17/07/2025 por:

Manuel León

Como Product Owner de Virtual Desktop, su especialización en soluciones de escritorio virtual realmente está marcando la diferencia. No es solo un experto en AWS y SAFe, sino que también es un colaborador incansable con equipos internacionales.