Sumérgete en las diferencias entre escalado vertical y horizontal. Evalúe sus ventajas, desventajas y escenarios de mejor uso para lograr un rendimiento óptimo.
Una empresa u organización en crecimiento eventualmente necesitará expandir sus operaciones. Cuando esto sucede, hay muchos factores a considerar, pero pase lo que pase, el objetivo es escalar.
Para seguir siendo competitivas, las empresas deben seguir rediseñando su hardware, software y toda su infraestructura. Esto le ayuda a adaptarse a una base de clientes en crecimiento y a satisfacer las nuevas demandas de sus usuarios.
Ambas opciones de dimensionamiento del sistema (escalamiento vertical y escalamiento horizontal) permiten a las empresas mejorar su rendimiento, productividad y eficiencia. Pero, ¿qué opción de escalabilidad es mejor para su organización?
Aquí, profundizaremos en estas opciones de escalamiento del sistema, compartiendo las ventajas, desventajas y una guía de comparación general entre el escalamiento vertical (aumento de escala) y horizontal (reducción de escala).
Los fundamentos del dimensionamiento del sistema
Antes de profundizar en lo que significa escalar vertical u horizontalmente, echemos un vistazo al concepto holístico de escalar una máquina existente.
¿Qué es el escalado del sistema?
El dimensionamiento del sistema es esencialmente el proceso de considerar un aumento en la carga y el tráfico en una infraestructura existente y garantizar una expansión simple y sin complicaciones de los recursos y el rendimiento.
Es fundamental respaldar de manera eficiente la creciente demanda, especialmente con recursos de hardware limitados. Esto requiere la instalación de más o mejores máquinas. También implica actualizaciones de software empresarial, que garantizan una mejor experiencia de usuario y agilidad y menores costos de mantenimiento.
Los dos tipos principales de dimensionamiento
Hay dos tipos principales de escala: vertical y horizontal. Aunque la escala vertical se refiere al concepto de “aumento”, la escala horizontal significa “aumento”.
A medida que analicemos las diferencias entre estos dos tipos de escalamiento, verá que la elección entre estos tipos dependerá completamente de los casos de uso y requisitos específicos. Entonces, aprendamos más sobre el escalado vertical y horizontal.
Profundizando en la escala vertical (ampliación)
Veamos con más detalle el escalado vertical, sus principales características, ventajas y desventajas.
Definición y características principales
El escalamiento vertical es esencialmente el proceso de mejorar la infraestructura existente para satisfacer el aumento de la demanda. La expansión no requiere que las empresas cambien sus aplicaciones de software. Esto se debe a que la misma aplicación ahora se ejecuta en una infraestructura mucho más potente.
En cambio, el escalamiento vertical implica aumentar la memoria, el almacenamiento y la capacidad del servidor o reemplazar un servidor obsoleto por uno nuevo. Ahora echemos un vistazo a los beneficios y limitaciones del escalado vertical.
Ventajas del escalado vertical
Estos son los principales beneficios de escalar verticalmente:
- Simplicidad de configuración
Con este tipo de programación, un único nodo es responsable de encargarse de todo el proceso. Como un nodo gestiona todas las capas de servicios, el escalado vertical elimina la necesidad de sincronización y comunicación con otros servidores para funcionar. Además, la falta de complejidad facilita el mantenimiento de una infraestructura de escala vertical.
- Mejora directa del rendimiento
La expansión viene acompañada de una mejora directa del rendimiento porque los núcleos múltiples conducen a la escalabilidad. Dado que todos los datos se almacenan en una sola máquina, el escalado vertical disminuye las posibilidades de que se produzcan inconsistencias en los datos. Puede multiplicar la potencia de procesamiento instalando procesadores y servidores de última generación.
- No es necesario realizar cambios de código en algunos casos
El escalado vertical mejora el rendimiento general de la infraestructura sin la necesidad de agregar más unidades de procesamiento o hardware. Esto también se debe a que hay cambios mínimos en el código del servicio web. Es decir, estamos aumentando la capacidad del procesador para hacer que el mismo código se ejecute de forma más eficiente.
Desventajas y limitaciones
Por supuesto, todavía existen algunas limitaciones para el escalado vertical. Incluyen:
- Límites de hardware
Puede realizar actualizaciones del procesador para aumentar la capacidad informática de su infraestructura. Sin embargo, sólo se puede aumentar la potencia de procesamiento hasta el límite del sistema operativo y las actualizaciones pueden ser indefinidas. Solo puede instalar las últimas actualizaciones dado el límite de RAM, almacenamiento y potencia de procesamiento de la máquina.
- Tiempo de inactividad durante las actualizaciones
Con el escalado vertical, ejecuta todo el proceso utilizando una sola máquina. Esto dificulta la actualización frecuente del sistema, ya que el proceso de actualización implica un tiempo de inactividad considerable. El tiempo de inactividad se puede reducir instalando un servidor de respaldo que pueda manejar temporalmente las operaciones y solicitudes.
- Mayor riesgo de un único punto de falla
Dado que la ampliación realiza todas las operaciones en un único servidor, se corre el riesgo de sufrir un único punto de error. En otras palabras, existe el riesgo de una pérdida importante de datos si falla el hardware o el software.
Profundizando en la escala horizontal (escala horizontal)
Ahora, analicemos en detalle el escalado horizontal, sus principales características, ventajas y desventajas.
Definición y características principales
La escala horizontal se refiere a la idea de “expansión”. Es esencialmente el proceso de multiplicar la infraestructura disponible aumentando la cantidad de máquinas, servidores o nodos en el conjunto de recursos para distribuir equitativamente la carga de trabajo computacional. El escalado implica estrategias como el equilibrio de carga, la agrupación en clústeres y la distribución del sistema de archivos.
Con este tipo de escalado, tiene la oportunidad de mejorar la simultaneidad de E/S y al mismo tiempo reducir la carga en los nodos existentes.
Ventajas del escalado horizontal
Este tipo de dimensionamiento tiene muchas ventajas. Los beneficios clave incluyen:
- Tolerancia a fallos mejorada
Las operaciones ejecutadas en una escala horizontal versus vertical tienden a ser más resilientes y confiables. Esto se debe a que agregar más unidades informáticas a la infraestructura significa que el sistema no depende de un solo nodo. La expansión viene con una tolerancia a fallas mejorada porque la operación se distribuye equitativamente entre múltiples nodos.
- Escalabilidad más allá de los límites del hardware
Recuerde: el escalado vertical no permite una escalabilidad más allá de las capacidades del sistema operativo. Con el escalado horizontal, puede superar esta limitación agregando más unidades informáticas a su infraestructura. En otras palabras, el escalado se vuelve más fácil a medida que agregamos más hardware al conjunto de recursos actual. Puede actualizar unidades informáticas individuales y, al mismo tiempo, lograr el máximo escalamiento vertical.
- Distribución de la carga
Es importante que este tipo de escalado facilite el equilibrio y la distribución de carga para garantizar una gestión eficaz del tráfico para diferentes máquinas. La idea es colocar una carga igual en cada nodo y lograr una distribución de carga igual. La distribución de la carga aumenta la capacidad de actualización del sistema, ya que el escalado no genera tiempo de inactividad, ya que ya no estamos limitados a la capacidad de una sola unidad.
Desventajas y limitaciones
Al igual que con el escalado vertical, este tipo de escalado tiene algunas desventajas:
- Complejidad en configuración y mantenimiento
Es común enfrentarse a la complejidad en el mantenimiento y la configuración con escalabilidad horizontal. Esto se debe a que está agregando más unidades operativas o nodos a la infraestructura. Además de las actualizaciones de hardware, es posible que necesite agregar funciones de software adicionales para el equilibrio de carga y la virtualización. Al mismo tiempo, deberá garantizar una sincronización efectiva de los nodos para facilitar la comunicación continua.
- Posibles problemas de coherencia de datos
Debido a que cada nodo en el sistema escalado horizontalmente atiende diferentes solicitudes, el intercambio de datos y la comunicación a menudo no están sincronizados. Esto da como resultado una inconsistencia en los datos, que debe resolverse de inmediato para garantizar un procesamiento y operación eficientes.
- Requisito de equilibrio de carga
Idealmente, el hardware agregado tendrá la misma potencia informática. De lo contrario, el escalado tendrá que facilitar un balanceador de carga para distribuir el tráfico entre todos los nodos. Con el equilibrio de carga, debe asegurarse de que el sistema no caiga si uno de los nodos no funciona.
Escalado horizontal y vertical: una comparación lado a lado
Estos son los tres factores principales que le ayudarán a decidir entre el escalado horizontal y vertical:
Implicaciones de costos
El escalado horizontal es más costoso que el escalado vertical porque implica costos iniciales de hardware más altos y requiere una reestructuración de un sistema de software. Las empresas con presupuestos limitados deberían optar por el escalamiento vertical porque ahora hay un número cada vez mayor de potentes máquinas multinúcleo empaquetadas en una sola caja. En otras palabras, puede obtener rendimiento y escalabilidad sin tener que gastar mucho dinero.
Rendimiento y confiabilidad
El rendimiento dependerá completamente de su infraestructura de software y de los requisitos específicos. Si tiene que ejecutar una aplicación sencilla, el escalado horizontal no sería una opción ideal, ya que ejecutar la aplicación en varias máquinas puede incluso degradar su calidad.
Simplemente actualizar el hardware (escalado vertical) podría ayudar a satisfacer la creciente demanda. Sin embargo, el escalado horizontal es más confiable que el escalado vertical porque involucra múltiples máquinas que pueden compartir la carga de trabajo computacional.
Potencial de escalabilidad
La escalabilidad o la capacidad de actualización a largo plazo es un factor importante que diferencia el escalamiento horizontal y vertical. El escalado horizontal permite un proceso de actualización continua que, a diferencia del escalado vertical, no requiere que se desmantele todo el sistema.
Casos de uso reales y ejemplos de la industria
Analicemos algunos casos de uso para ambas opciones de escalamiento para ayudarlo a determinar qué modelo de escalado es el adecuado para su negocio.
Implementaciones exitosas de escalamiento vertical
El escalado vertical es una buena opción para las empresas más nuevas porque todavía se encuentran en las primeras etapas de generación de tráfico y una base de usuarios. Esto también es útil para empresas que planean menos actualizaciones.
La expansión es apropiada si el aumento de las capacidades de la máquina resulta en una mejora rentable del rendimiento. Empresas como MySQL, Amazon RDS, SAP HANA VMware, Hyper-V, SAP ERP, Microsoft Dynamics y otras utilizan el escalado vertical.
Implementaciones de escalamiento horizontal exitosas
El escalado horizontal es la mejor opción para las empresas que desean actualizarse rápida y frecuentemente sin causar un tiempo de inactividad significativo. La expansión ayuda a reducir los puntos únicos de falla.
Lo más importante es que el escalamiento horizontal es recomendable para empresas que utilizan una arquitectura de microservicios y para aquellas que tienen recursos suficientes para adquirir y mantener hardware y software adicional.
Empresas como Amazon, Airbnb, Spotify, Netflix, Twitter, Cassandra, MongoDB, Google, Cloud Spanner y muchas otras utilizan el escalado horizontal.
Conclusión
Las dos opciones de escalabilidad difieren en términos de rendimiento, costo, flexibilidad, confiabilidad, capacidad de actualización y otros factores críticos. Es importante que las empresas especifiquen los requisitos de su carga de trabajo informática para tomar una decisión sólida a la hora de dimensionar.
Preguntas frecuentes
¿Qué significa dimensionar un sistema?
Escalar un sistema significa agregar o eliminar recursos de infraestructura para garantizar operaciones comerciales eficientes y satisfacer un aumento o disminución de la demanda.
¿Cuándo debería una empresa considerar el escalamiento vertical?
El escalado vertical es preferible cuando aumentar la capacidad de la máquina da como resultado un mejor rendimiento. Las empresas que recién comienzan deberían utilizar el escalado vertical, especialmente si quieren ofrecer pocas actualizaciones y espaciadas.
¿Cómo mejora el escalado horizontal la tolerancia a fallos?
Debido a que el escalado horizontal garantiza que más de un servidor comparta la carga de trabajo computacional, una falla en cualquier servidor no resultará en tiempo de inactividad porque otros están listos para realizar copias de seguridad.
¿Existen beneficios de costos para un método de escalamiento sobre el otro?
La ampliación es más rentable que la ampliación porque la ampliación implica mayores gastos iniciales de hardware, tarifas de licencia y costos de servicios públicos, y requiere una reestructuración del sistema de software.
¿Puede un sistema utilizar el escalado vertical y horizontal simultáneamente?
Las empresas deberían buscar moverse entre la escala horizontal y vertical. Esto les permite beneficiarse de ambos paradigmas. Por ejemplo, los equipos pueden modificar su conjunto existente de máquinas mediante actualizaciones de memoria, instalando varias RAM en un sistema mientras planifican aumentar la capacidad de cada una de las RAM instaladas.
