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?
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.
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.
¿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.
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.
¿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.
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.