Escalabilidad en la computación en nube

¿Qué es la escalabilidad en la computación en nube?

La escalabilidad en la computación en nube se refiere a la capacidad de un sistema para gestionar cargas de trabajo crecientes mediante la adición dinámica de recursos como potencia de procesamiento, almacenamiento y capacidad de red. Garantiza que servicio en la nube puede crecer sin problemas para dar cabida a más usuarios o a una mayor demanda sin comprometer el rendimiento. La escalabilidad puede ser vertical (ampliación), cuando se añaden recursos a un único servidor; horizontal (ampliación), cuando se añaden servidores o nodos adicionales para distribuir la carga; o diagonal (híbrida), que combina los métodos de escalabilidad vertical y horizontal.
El resto de esta página cubre:

• La importancia de la escalabilidad de la nube
  
• Tipos de escalado en la nube
• Retos de la escalabilidad de la nube
  
• Cómo se consigue la escalabilidad en la computación en nube
• Cómo medir la escalabilidad de la nube
• Conclusión y recursos adicionales
• PREGUNTAS FRECUENTES

 
Siga leyendo para saber más sobre la escalabilidad en la computación en nube.

La importancia de la escalabilidad de la nube

La escalabilidad de la nube permite a las empresas ser más ágiles, rentables y resistentes. Es un factor clave que hace de la computación en nube una opción atractiva para empresas de todos los tamaños. Estas son algunas de las razones por las que la escalabilidad es importante:

• Rentabilidad: La escalabilidad permite a las empresas pagar sólo por los recursos que utilizan, lo que ayuda a minimizar los costes asociados al exceso de aprovisionamiento y a la infrautilización. Este modelo de pago por uso garantiza a las empresas una gestión más eficaz de sus presupuestos y la asignación de fondos a otras áreas críticas del negocio.
• Optimización del rendimiento: La escalabilidad garantiza que las aplicaciones puedan soportar cargas crecientes sin degradación del rendimiento. Esto es esencial para mantener una experiencia de usuario positiva, especialmente durante los picos de uso, y favorece la continuidad del negocio y la eficiencia operativa.
• Flexibilidad y agilidad: Las soluciones en la nube escalables permiten a las empresas responder rápidamente a las cambiantes condiciones y demandas del mercado. Tanto si experimentan picos repentinos de tráfico como un crecimiento gradual, las empresas pueden ajustar sus recursos en tiempo real, garantizando que siguen siendo competitivas y capaces de satisfacer las necesidades de los clientes.
• Crecimiento empresarial: A medida que crecen las empresas, crecen también sus necesidades de TI. La escalabilidad de la nube apoya este crecimiento proporcionando los recursos necesarios sin requerir inversiones iniciales significativas en nuevo hardware. Esta escalabilidad garantiza que la infraestructura de TI pueda crecer a la par que la empresa.
• Recuperación en caso de catástrofe y alta disponibilidad: Las arquitecturas de nube escalables suelen incluir funciones integradas de redundancia y conmutación por error que mejoran la fiabilidad y la disponibilidad. En caso de fallo, los recursos pueden reasignarse dinámicamente para minimizar el tiempo de inactividad y garantizar la prestación continua del servicio.

 
Ahora que hemos repasado la importancia de la escalabilidad de la nube, vamos a explorar los distintos tipos de escalabilidad y sus principales características.

Tipos de escalado en la nube

En la computación en nube, existen tres tipos principales de escalado: vertical, horizontal y diagonal. Cada tipo aborda diferentes aspectos de la gestión de recursos y la optimización del rendimiento.

Escalado vertical (ampliación)

El escalado vertical consiste en añadir más potencia a un servidor existente. Este proceso puede incluir el aumento de la CPU, la RAM o la capacidad de almacenamiento.

Ventajas

• Fácil de aplicar.
• No es necesario modificar el código.

 
Desventajas

• Escalabilidad limitada: El número de recursos que pueden añadirse a un único servidor está limitado físicamente.
• Posible tiempo de inactividad: Ampliar o reducir un servidor puede provocar tiempos de inactividad mientras se aplican los cambios.

 
Ejemplo de escala vertical

• Actualizar un servidor de 8 GB a 16 GB de RAM o de un procesador de doble núcleo a uno de cuatro núcleos.

Escalado horizontal (reducción de escala)

El escalado horizontal implica añadir más servidores o instancias para distribuir la carga entre varias máquinas.

Ventajas

• Altamente escalable: Puedes añadir tantos servidores como necesites para satisfacer la demanda.
• Mejora del rendimiento: Al distribuir la carga de trabajo entre varios servidores, puedes mejorar el rendimiento general de tu aplicación.
• Mayor disponibilidad: Si falla un servidor, los demás pueden hacerse cargo, minimizando o eliminando el tiempo de inactividad.

 
Desventajas

• Más complejo de implementar: El escalado horizontal puede ser más complejo de implementar que el vertical porque requiere gestionar varios servidores.
• Posibilidad de cambios en el código: Es posible que su aplicación deba modificarse para funcionar con una arquitectura de escala horizontal.

 
Ejemplo de escala vertical

• Configuración de un autoescalador horizontal para escalar instancias cuando el uso de CPU alcanza 90%.

Escalado diagonal (híbrido)

El escalado diagonal combina los métodos de escalado vertical y horizontal. Por ejemplo, puedes empezar con un único servidor y escalarlo verticalmente para satisfacer tus necesidades iniciales. A continuación, a medida que crezca la carga de trabajo, podría escalar horizontalmente añadiendo más servidores. El escalado diagonal es especialmente útil para mantener un equilibrio entre las limitaciones del escalado vertical y las amplias capacidades de distribución de recursos del escalado horizontal, garantizando que los sistemas puedan gestionar cargas de trabajo variables de forma eficaz.

Retos de la escalabilidad de la nube

Ahora que hemos hablado de la importancia de la escalabilidad y de los tipos de escalabilidad, vamos a repasar los retos que debe tener en cuenta a medida que navega por el proceso de lograr la escalabilidad y medir la eficacia de sus recursos en la nube:

• Complejidad: Gestionar una infraestructura de nube grande y distribuida puede ser complejo, especialmente para organizaciones con experiencia o conocimientos limitados. Esta complejidad puede implicar:
  1. Mayor número de recursos: A medida que escale, gestionará más máquinas virtuales (VM)Los servidores, unidades de almacenamiento y servicios requieren sólidas prácticas de supervisión y configuración.
  2. Problemas de seguridad: Una mayor superficie de ataque viene acompañada de una mayor infraestructura. Proteger una vasta red de recursos requiere vigilancia y una estrategia de seguridad en la nube bien definida.
• Interoperabilidad: Pueden surgir problemas de escalabilidad cuando se utilizan varios proveedores de nube con diferentes herramientas y API. Integrar y gestionar los recursos de estas plataformas puede resultar complejo.
• Gestión de costes: Aunque la escalabilidad de la nube ofrece ventajas de pago por uso, un escalado descontrolado puede generar costes inesperados. Es fundamental supervisar el uso de los recursos y aplicar estrategias de optimización de costes, como el autoescalado y las instancias reservadas, para evitar facturas exorbitantes.
• Gestión de datos: La escalabilidad puede magnificar los retos de la gestión de datos. A medida que crecen los volúmenes de datos, cada vez es más importante garantizar una organización, gobernanza y seguridad de los datos adecuadas.
• Bloqueo del proveedor: Depender en exceso de un único proveedor de nube puede limitar su capacidad para escalar eficazmente o cambiar de proveedor en el futuro. Considere la posibilidad de multicloud estrategia o nube híbrida para mitigar la dependencia del proveedor.
• Cuellos de botella en el rendimiento: No todas las aplicaciones se escalan perfectamente. Las limitaciones de escalado pueden surgir debido a la arquitectura de la base de datos, el diseño de la aplicación o las limitaciones de ancho de banda de la red. Es esencial identificar los posibles cuellos de botella y optimizar la aplicación para el escalado horizontal.

Cómo se consigue la escalabilidad en la computación en nube

La escalabilidad en la computación en nube se consigue a través de varios mecanismos y tecnologías, que permiten un ajuste dinámico de los recursos para satisfacer demandas cambiantes. He aquí cómo puede lograrse la escalabilidad:

• Virtualización: Esta es la base de la escalabilidad de la nube. Los servidores físicos se dividen en máquinas virtuales, que son esencialmente representaciones de software de los servidores. Las máquinas virtuales son muy flexibles e independientes, lo que permite aprovisionarlas, escalarlas y migrarlas fácilmente. El uso de máquinas virtuales elimina la necesidad de gestionar el hardware físico, lo que hace que la asignación de recursos y el escalado sean mucho más rápidos y eficientes.
• Arquitectura de sistemas distribuidos: Los entornos en nube se basan en sistemas distribuidos donde las cargas de trabajo se dividen y procesan en varios servidores. Esta capacidad de procesamiento en paralelo permite el escalado horizontal mediante la adición de más máquinas virtuales o servidores para gestionar el aumento de la demanda.
• Aprovisionamiento elástico: Los proveedores de nube ofrecen aprovisionamiento elástico, que permite solicitar recursos (máquinas virtuales, almacenamiento, etc.) bajo demanda y liberarlos cuando no se necesitan. El aprovisionamiento elástico elimina la necesidad de invertir por adelantado en hardware y permite pagar solo por lo que se utiliza.
• Equilibrio de la carga: Los proveedores de servicios en la nube utilizan equilibradores de carga para garantizar un rendimiento óptimo distribuyendo el tráfico entrante entre varios servidores. De este modo se evita que un solo servidor se sobrecargue y se mantiene la capacidad de respuesta de las aplicaciones incluso durante los picos de demanda.
• Autoescalado: Muchas plataformas en nube ofrecen funciones de autoescalado que ajustan automáticamente los recursos en función de reglas o métricas predefinidas. Esto permite aumentar automáticamente la escala durante los periodos de mayor tráfico y reducirla durante los de menor tráfico para optimizar la utilización de los recursos y la rentabilidad.
• Arquitectura de microservicios: Adoptar un arquitectura de microservicios permite dividir las aplicaciones en pequeños servicios desplegables de forma independiente. Cada microservicio puede escalarse individualmente en función de su demanda específica, lo que proporciona un control preciso de la asignación de recursos y mejora la escalabilidad general.

Cómo medir la escalabilidad de la nube

Medir la escalabilidad de la nube implica evaluar la eficacia con la que sus recursos en la nube gestionan cargas de trabajo crecientes o decrecientes. Aquí tienes un desglose de lo que debes tener en cuenta:

Métricas de rendimiento

• Tiempo de respuesta: Mide el tiempo que tarda la aplicación en responder a las peticiones de los usuarios. Lo ideal es que los tiempos de respuesta se mantengan constantes incluso durante eventos de escalado.
• Rendimiento: Se refiere al número de peticiones que tu aplicación puede procesar por unidad de tiempo. Durante el escalado, el rendimiento debe aumentar proporcionalmente a los recursos añadidos.
• Utilización de recursos: Debe supervisarse el uso de CPU, memoria y almacenamiento en las instancias de la nube. Lo ideal es que el uso no alcance su capacidad máxima durante el escalado.

Pruebas de escalabilidad

• Realice pruebas de carga simuladas para imitar los patrones de uso del mundo real y medir el rendimiento de su aplicación bajo una mayor presión. Esto ayuda a identificar cuellos de botella y áreas de mejora en su estrategia de escalado.
• Realice pruebas de escalado horizontal añadiendo máquinas virtuales y supervisando cómo la aplicación distribuye la carga de trabajo y mantiene el rendimiento.
• Considere la posibilidad de realizar pruebas de escalado vertical para evaluar el impacto que tiene en el rendimiento la adición de recursos a una única instancia.

Rentabilidad

• Realice un seguimiento de los costes de los recursos de la nube asociados a la ampliación. Lo ideal es que los costes aumenten y disminuyan proporcionalmente al uso de los recursos al aumentar y reducir la escala.
• Analizar la rentabilidad de los enfoques de escalado. En algunos casos, el escalado vertical puede ser inicialmente más barato para cargas de trabajo pequeñas, mientras que el escalado horizontal resulta más rentable para cargas de trabajo mayores.

Supervisión y alerta

• En continuo supervisar las métricas clave mediante las herramientas del proveedor de la nube o soluciones de supervisión de terceros.
• Configure alertas para que le notifiquen posibles problemas como la degradación del rendimiento o los cuellos de botella en los recursos durante los eventos de escalado. Esto le permite intervenir de forma proactiva para realizar ajustes en su estrategia de escalado.

Conclusión y recursos adicionales

Al ampliar o reducir estratégicamente los recursos, puede optimizar el gasto, responder rápidamente a las demandas cambiantes, garantizar una experiencia de usuario fluida y mantener la continuidad del negocio. Sin embargo, es crucial ser consciente de los retos asociados a la gestión de una compleja infraestructura en la nube y aplicar las mejores prácticas para garantizar la seguridad, la optimización de costes y la gestión eficiente de los datos.

No existe un enfoque único para el escalado en la nube, y el mejor método depende de su situación particular. Tenga en cuenta estos factores: ¿Su carga de trabajo es constante o impredecible? ¿Qué importancia tiene el alto rendimiento para su aplicación? ¿Cuál es su presupuesto para escalar recursos?

Puede utilizar estos recursos para obtener más información sobre el escalado:

Escalabilidad de la base de datos
Su guía para escalar microservicios
Introducción al escalado multidimensional
Escalado de aplicaciones (qué es y cómo hacerlo)

Para saber más sobre la computación en nube y la escalabilidad, explore nuestro centro de conceptos de bases de datos.

PREGUNTAS FRECUENTES

¿Qué significa escalabilidad en la computación en nube?

La escalabilidad en la computación en nube se refiere a la capacidad de ajustar fácilmente recursos como el almacenamiento y la potencia de procesamiento. Puede aumentar los recursos para hacer frente a los picos de demanda o reducirlos para ahorrar costes en los periodos de menor actividad. Esta flexibilidad a la carta ayuda a las empresas a ser más ágiles y rentables.

¿Qué es la escalabilidad de la nube frente a la elasticidad?

La escalabilidad de la nube es como construir con Legos: se añaden más piezas (recursos) a medida que crecen las necesidades. La elasticidad es más flexible, como estirar una goma elástica: los recursos se ajustan automáticamente hacia arriba o hacia abajo para satisfacer las demandas fluctuantes en tiempo real, garantizando un uso óptimo y la rentabilidad. Ambas son beneficiosas para los usuarios de la nube.

¿Cómo funciona la escalabilidad en la computación en nube?

La escalabilidad en la computación en nube funciona ajustando dinámicamente los recursos para adaptarse a las cargas de trabajo cambiantes. Los proveedores de cloud computing ofrecen funciones como el autoescalado para añadir o eliminar recursos automáticamente en función de la demanda, y equilibrio de carga para distribuir el tráfico entrante entre varios servidores.

¿Cuáles son los tres componentes principales de la escalabilidad?

La escalabilidad del hardware optimiza la infraestructura añadiendo recursos más potentes, como CPU o RAM. La escalabilidad del software mejora la arquitectura de las aplicaciones para utilizar eficazmente el hardware disponible sin degradar el rendimiento. La escalabilidad operativa implementa procesos, automatización y supervisión para gestionar y mantener eficazmente los sistemas escalables.