Горизонтальное и вертикальное масштабирование веб приложения

Веб-приложение
клиент-серверное приложение, в котором клиентом выступает браузер, а сервером — веб-сервер. Логика веб-приложения распределена между сервером и клиентом, хранение данных осуществляется, преимущественно, на сервере, обмен информацией происходит по сети. Одним из преимуществ такого подхода является тот факт, что клиенты не зависят от конкретной операционной системы пользователя, поэтому веб-приложения являются кроссплатформенными сервисами. Веб-приложения стали широко популярными в конце 1990-х — начале 2000-х годов.

Масштабируемость (англ. scalability) — в электронике и информатике означает способность системы, сети или процесса справляться с увеличением рабочей нагрузки (увеличивать свою производительность) при добавлении ресурсов (обычно аппаратных). Масштабируемость — важный аспект электронных систем, программных комплексов, систем баз данных, маршрутизаторов, сетей и т. п., если для них требуется возможность работать под большой нагрузкой. Система называется масштабируемой, если она способна увеличивать производительность пропорционально дополнительным ресурсам. Масштабируемость можно оценить через отношение прироста производительности системы к приросту используемых ресурсов. Чем ближе это отношение к единице, тем лучше. Также под масштабируемостью понимается возможность наращивания дополнительных ресурсов без структурных изменений центрального узла системы.

Специфика масштабирования веб-приложений
Как и многие другие методы оптимизации программ, вертикальное масштабирование опирается на специфику предметной области приложения. В случае веб-приложения можно выделить некоторые существенные для мас-
штабирования особенности:
 приложение ориентировано на выполнение большого числа одно-
временных запросов (как правило, больше количества вычисли-
тельных ядер/процессоров в системе);
 запросы могут исполняться за существенно различное время. В то
же время задержка исполнения других запросов из-за одного,
время исполнения которого велико, недопустима;
 выполнение запроса может быть приостановлено в связи с ограни-
ченной пропускной способностью сети и/или задержками при чте-
нии/записи данных. Эти ситуации должны обрабатываться во из-
бежание простоя системы;
 возникает необходимость в долгоживущих процессах, например,
для поддержания постоянного соединения или передачи значи-
тельного объема данных. Обилие подобных процессов при непра-
вильной архитектуре способно парализовать работу системы;
 аварийные ситуации при исполнении запроса не должны преры-
вать исполнение других запросов.

Различают два способа масштабирования: вертикальное и горизонтальное:

Вертикальное масштабирование
Данное направление предусматривает увеличение вычислительной мощности среды запуска приложения. В связи с высокой стоимостью высокопроизводительных серверов, техническими и временными ограничениями данный способ имеет ограниченную применимость. Тем не менее он может особенно успешно применяться в облачных средах, где вычислительную мощь среды можно изменить с минимальными временными и финансовыми затратами.

Горизонтальное масштабирование
Этот способ заключается в увеличении числа запущенных экземпляров приложения и распределении нагрузки между ними. Вместе с тем, архитектура приложения значительно усложняется, требуются дополнительные затраты на поддержание работы системы, а также необходимо внедрение дополнительных компонентов приложения, таких как служба балансировки нагрузки. Тем не менее, данный способ является основным методом повышения отказоустойчивости.

Вертикальное масштабирование подразумевает увеличение производительности приложения при добавлении ресурсов (процессора, памяти, диска) в рамках одного узла (хоста). Горизонтальное масштабирование характерно для распределённых приложений и подразумевает рост производительности приложения при добавлении ещё одного узла (хоста).
Понятно, что самым простым способом будет простое обновление железа (процессора, памяти, диска) – то есть вертикальное масштабирование. Кроме того, этот подход не требует никаких доработок приложения. Однако, вертикальное масштабирование очень быстро достигает своего предела, после чего разработчику и администратору ничего не остаётся кроме как перейти к горизонтальному масштабированию приложения.

Средства языка программирования Go для разработки масштабируемых веб-приложений
Хорошим примером языковых технологий, ориентированных на создание масштабируемых приложений является язык Go, разработанный в 2009г. Ключевой особенностью данного языка является реализация идей языка CSP, предложенного Т. Хоаром в 1978 г., в частности идеи процессов, общающихся между собой при помощи каналов.
.