Chứng minh ứng dụng của bạn trong tương lai: Những cân nhắc về khả năng mở rộng để đạt được thành công lâu dài

Tối ưu hóa chi phí và hiệu suất bằng cách mở rộng ứng dụng của bạn để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của khách hàng.

Giới thiệu

Cho dù bạn dự định ra mắt một ứng dụng mới hay hình dung ra sự tăng trưởng theo cấp số nhân trong ứng dụng hiện có của mình, bạn đều phải biết 'ứng dụng mở rộng quy mô'!

Hãy tưởng tượng sản phẩm của bạn trở thành sản phẩm lớn tiếp theo, như Candy Crush Saga, Pokemon Go, Instagram hoặc Snapchat, với hàng triệu lượt tải xuống mỗi phút.

Ứng dụng của bạn sẽ xử lý lượng tải tăng lên này một cách suôn sẻ như thế nào? Đó sẽ là một hành trình liền mạch như của Netflix hay bạn sẽ phải trải qua một hành trình khiến người dùng khó chịu với hiệu suất kém hoặc ứng dụng không đáng tin cậy?

Khả năng mở rộng là chìa khóa để tăng trưởng kinh doanh bền vững. Nó không chỉ đơn thuần là một chủ đề để bạn cân nhắc trong tương lai khi thành công đến—nó là nền tảng quyết định số phận đơn đăng ký của bạn.

Candy Crush Saga có doanh thu tăng gấp 12 lần chỉ sau một năm. Nhưng điều ấn tượng hơn là họ đã đáp ứng được sự tăng trưởng này chỉ bằng cách tăng chi phí gấp 6 lần, kéo theo thu nhập hoạt động tăng gần 70 lần.

Đây là khả năng mở rộng sức mạnh nắm giữ!

Blog này đề cập đến mọi thứ, từ những chi tiết nhỏ về việc mở rộng quy mô ứng dụng cho đến những thách thức mà bạn có thể lường trước được khi mở rộng quy mô ứng dụng của mình.

Khả năng mở rộng ứng dụng là gì?

Khả năng mở rộng là tính linh hoạt của một ứng dụng.

Điều cần thiết là phải thích ứng với mức độ nhu cầu khác nhau. Ứng dụng của bạn phải cung cấp hiệu suất cao nhất một cách nhất quán bất kể số lượng người dùng mà không ảnh hưởng đến tốc độ, chức năng hoặc độ tin cậy.

Ứng dụng mở rộng có thể có hai loại – khả năng mở rộng theo chiều ngang và khả năng mở rộng theo chiều dọc.

Chia tỷ lệ dọc và chia tỷ lệ ngang

Khả năng mở rộng theo chiều ngang: Thêm tài nguyên mới vào hệ thống của bạn.

Khả năng mở rộng theo chiều dọc: Nâng cấp tài nguyên hiện có của bạn với nhiều sức mạnh hơn.

Những gã khổng lồ công nghệ như Google, Facebook, Amazon và Zoom sử dụng quy mô theo chiều ngang. Mặc dù việc chia tỷ lệ theo chiều ngang đắt tiền, phức tạp và cần bảo trì nhưng nó đảm bảo ít thời gian ngừng hoạt động hơn và tính linh hoạt tốt hơn. Phần mềm ERP như SAP ERP hoặc Microsoft Dynamics có thể được hưởng lợi từ việc mở rộng quy mô theo chiều dọc.

Số liệu về khả năng mở rộng

Số liệu về khả năng mở rộng là số liệu hiệu suất được sử dụng để đo khả năng mở rộng của ứng dụng của bạn. Các số liệu tiêu chuẩn bao gồm thời gian phản hồi, thông lượng, mức sử dụng tài nguyên và tỷ lệ lỗi.

Chúng ta hãy thảo luận ngắn gọn về các số liệu này:

• Thời gian phản hồi: Lượng thời gian ứng dụng của bạn cần để xử lý yêu cầu và phản hồi.
• Thông lượng: Tốc độ ứng dụng của bạn có thể xử lý yêu cầu.
• Sử dụng tài nguyên: Sử dụng các tài nguyên như CPU, bộ nhớ và mạng.
• Tính khả dụng của ứng dụng: Phần trăm thời gian khi ứng dụng của bạn hoạt động và có thể truy cập được. Chỉ số khả năng mở rộng: Tỷ lệ thay đổi hiệu suất so với thay đổi tải.

Tại sao khả năng mở rộng lại quan trọng?

Nếu bạn muốn có hàng triệu người dùng hài lòng thì việc mở rộng ứng dụng chính là chìa khóa của bạn!

Thật không may, một số doanh nghiệp đã bị che mắt bởi các vấn đề về khả năng mở rộng vào phút cuối.

Pokémon GO đã trải qua sức nóng của khả năng mở rộng kém khi nó trở thành hiện tượng chỉ sau một đêm. Máy chủ của trò chơi không thể xử lý tình trạng quá tải, dẫn đến thường xuyên gặp sự cố và ngừng hoạt động. Tương tự, Twitter gặp sự cố khi hàng triệu người dùng bắt đầu trò chuyện trên ứng dụng này!

Rất may, một số ứng dụng đã viết nên câu chuyện thành công của họ về khả năng mở rộng.

Ví dụ tốt nhất về ứng dụng có thể mở rộng là Zoom. Cơ sở người dùng của Zoom đã tăng vọt từ 10 triệu lên 200 triệu trong thời gian khóa máy. Các văn phòng đang chuyển sang phòng họp ảo và Zoom đã hỗ trợ liền mạch việc này bằng các dịch vụ không bị gián đoạn.

Khả năng mở rộng quy mô của Zoom đã nhanh chóng đưa nó từ 623 triệu USD lên 4,10 tỷ USD chỉ trong hai năm.

Dưới đây là ba lý do tại sao khả năng mở rộng lại quan trọng đối với ứng dụng của bạn:

1. Đáp ứng nhu cầu của người dùng Khả năng mở rộng cho phép bạn xây dựng và tích hợp các tính năng mới và thú vị vào ứng dụng của mình. Nó giúp ứng dụng của bạn phản ứng nhanh chóng, thích ứng với những yêu cầu thay đổi của người dùng và thu hút nhiều người dùng hơn mà không ảnh hưởng đến hiệu suất. Hãy xem Netflix. Ứng dụng này dễ dàng đáp ứng cơ sở người dùng ngày càng tăng của mình, thường xuyên phát hành các tính năng mới và mang lại trải nghiệm hoàn hảo cho người dùng.

   
   

2. Khả năng mở rộng hiệu quả về chi phí có nghĩa là hỗ trợ tăng trưởng mà không cần tăng nguồn lực cơ sở hạ tầng của bạn. Tự động mở rộng quy mô cho phép các ứng dụng mở rộng quy mô khi tải tăng và tài nguyên có thể được thu nhỏ lại sau khi lưu lượng truy cập giảm mà không có thay đổi đáng kể về chi phí. Cơn sốt Thứ Sáu Đen là một ví dụ tuyệt vời về cách tính năng tự động mở rộng giúp ích cho các trang web thương mại điện tử.

   
   

3. Lợi thế cạnh tranh Các ứng dụng có thể mở rộng cho phép các tổ chức thuộc mọi quy mô nhanh chóng thích ứng với sự thay đổi của thị trường. Cho dù bạn là một doanh nghiệp mới thành lập hay một doanh nghiệp truyền thống, khả năng mở rộng cho phép bạn đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của khách hàng, từ đó có được lòng trung thành và sự tin tưởng của khách hàng.

   Bây giờ bạn đã biết tại sao việc mở rộng quy mô ứng dụng lại quan trọng đến vậy, hãy tìm hiểu cách xây dựng các ứng dụng có thể mở rộng quy mô.

Làm thế nào để bạn xây dựng các ứng dụng có thể mở rộng?

Bất kỳ ứng dụng nào, dù lớn hay nhỏ, đều phải được thiết kế và phát triển với khả năng mở rộng.

Dưới đây là 8 mẹo để xây dựng các ứng dụng có thể mở rộng:

1. Đánh giá nhu cầu về khả năng mở rộng của ứng dụng của bạn

Không phải tất cả các ứng dụng đều có khả năng mở rộng quy mô.

Mặc dù nên tính đến khả năng mở rộng khi thiết kế một ứng dụng, nhưng người ta cần biết rằng không phải mọi ứng dụng đều yêu cầu tính năng này.

Ví dụ: việc sử dụng lịch, máy tính hoặc ghi chú trên điện thoại không yêu cầu kế hoạch mở rộng chắc chắn.

Do đó, điều đầu tiên và quan trọng nhất là xác định xem ứng dụng của bạn có yêu cầu khả năng mở rộng hay không.

Một số lĩnh vực cần xem xét bao gồm mức tăng trưởng người dùng dự kiến, thời điểm sử dụng cao điểm và thời gian ngừng hoạt động. Hiểu rõ hơn các yêu cầu của bạn sẽ cho phép bạn đưa ra quyết định sáng suốt.

2. Thiết kế cho khả năng mở rộng ngay từ đầu

Khả năng mở rộng không phải là một suy nghĩ lại!

Bạn không mang nó đến bàn khi lưu lượng truy cập bùng nổ và ứng dụng của bạn trở nên khó khăn. Điều đó có nghĩa là thời gian ngừng hoạt động rất lớn và rất nhiều người dùng thất vọng!

Trong giai đoạn lập kế hoạch ban đầu cho ứng dụng của bạn, bạn phải hiểu rõ về các yêu cầu về khả năng mở rộng của ứng dụng. Bạn sẽ chọn kiến trúc, cơ sở hạ tầng và ngăn xếp công nghệ của mình tùy thuộc vào các yêu cầu này.

3. Sử dụng kiến trúc có thể mở rộng

Kiến trúc có thể mở rộng tạo thành nền tảng của các ứng dụng mở rộng quy mô.

Ví dụ: việc chọn kiến trúc hỗ trợ khớp nối lỏng lẻo cho phép bạn nhanh chóng sửa đổi hoặc khởi chạy các tính năng mới. Tính mô đun trong kiến trúc của bạn tách biệt các thành phần khác nhau, cho phép bạn mở rộng quy mô từng thành phần một cách độc lập.

Các mô hình kiến trúc đã được chứng minh như vi dịch vụ, container hóa, điện toán không máy chủ hoặc kiến trúc theo hướng sự kiện có thể tạo điều kiện cho việc mở rộng ứng dụng một cách liền mạch. Một cuộc khảo sát của Camunda tiết lộ rằng khoảng 63% tổ chức áp dụng kiến trúc microservices.

Kiến trúc microservice tạo ra một môi trường phi tập trung, cho phép các nhóm phát triển tách biệt, xây dựng lại, triển khai lại và quản lý dịch vụ một cách độc lập.

4. Tận dụng dịch vụ đám mây

Mở rộng quy mô ứng dụng của bạn đã trở nên dễ dàng hơn bao giờ hết với điện toán đám mây!

Netflix đã khởi xướng khái niệm về khả năng mở rộng với sự trợ giúp của chiến lược nền tảng đám mây AWS. Sử dụng AWS, bạn có quyền truy cập không giới hạn vào tài nguyên; các ứng dụng có thể tăng hoặc giảm tài nguyên của chúng khi cần thiết.

Ví dụ: nếu nhu cầu sử dụng ứng dụng cao hơn, AWS có thể tự động điều chỉnh quy mô tài nguyên cần thiết để đáp ứng nhu cầu. Khả năng mở rộng linh hoạt này đảm bảo hiệu suất ứng dụng hoàn hảo ngay cả khi lưu lượng truy cập cao nhất.

5. Sử dụng chiến lược bộ nhớ đệm hiệu quả

Bộ nhớ đệm cải thiện tốc độ và trải nghiệm người dùng của ứng dụng.

Bộ nhớ đệm là một kỹ thuật cho phép người dùng truy cập thông tin một cách nhanh chóng. Nó loại bỏ gánh nặng khỏi máy chủ của bạn bằng cách đặt thông tin liên quan vào bộ nhớ, giúp giảm độ trễ, đồng thời cải thiện tốc độ và hiệu suất.

Các máy chủ bộ đệm như Redis hoặc Memcached lưu giữ dữ liệu được truy cập thường xuyên trong bộ nhớ. Có một số loại bộ đệm, bao gồm trang, đối tượng và cơ sở dữ liệu. Người ta có thể chọn chiến lược bộ nhớ đệm phù hợp dựa trên nhu cầu về khả năng mở rộng của ứng dụng.

6. Chọn tối ưu hóa cơ sở dữ liệu phù hợp

Khả năng mở rộng cơ sở dữ liệu là nhịp tim của một ứng dụng.

Nhưng việc cơ sở dữ liệu có khả năng mở rộng có ý nghĩa gì?

Cơ sở dữ liệu có khả năng mở rộng đề cập đến các hệ thống có thể xử lý hiệu quả khối lượng dữ liệu tăng lên, lưu lượng người dùng và nhu cầu xử lý bằng cách mở rộng tài nguyên hoặc phân phối khối lượng công việc trên nhiều máy chủ mà không làm giảm hiệu suất hoặc độ tin cậy.

Khả năng mở rộng cơ sở dữ liệu đề cập đến khả năng cơ sở dữ liệu của ứng dụng mở rộng theo cách được kiểm soát để nó có thể xử lý thành công số lượng người dùng và/hoặc giao dịch lớn hơn. Chuẩn hóa, lập chỉ mục, phân vùng và lưu vào bộ đệm là một số chiến lược có thể được sử dụng để tăng cường hoạt động của cơ sở dữ liệu.

7. Số liệu về khả năng mở rộng bản đồ

Số liệu về khả năng mở rộng là các chỉ số giúp bạn đánh giá tính hiệu quả của ứng dụng của mình.

Các số liệu chính bao gồm thời gian phản hồi, thông lượng, mức sử dụng tài nguyên, khả năng chịu lỗi và khả năng mở rộng theo chiều ngang và chiều dọc. Bằng cách sử dụng các số liệu này, bạn xác định đường cơ sở hiệu suất và các lĩnh vực có thể cần cải thiện khi ứng dụng đã phát triển.

Bằng cách áp dụng chiến lược chủ động này, bạn có thể duy trì hiệu suất cao nhất, tránh tắc nghẽn và quản lý chi phí hiệu quả, cải thiện sự hài lòng của người dùng và tạo điều kiện mở rộng ứng dụng của bạn.

8. Liên tục theo dõi và tối ưu hóa

Đạt được hiệu suất cao nhất không chỉ là việc thiết lập một cơ sở hạ tầng CNTT mạnh mẽ. Nó cần được chú ý liên tục, kiểm tra và quản lý khả năng mở rộng liên tục.

Bạn có thể dựa vào các công cụ theo dõi nâng cao như AppDynamics, Scout hoặc Dynatrace để giám sát khả năng mở rộng một cách hiệu quả. Những ứng dụng này giúp bạn theo dõi các số liệu quan trọng như CPU, mức sử dụng bộ nhớ và băng thông mạng.

Các vấn đề với khả năng mở rộng ứng dụng

Trong thời đại tiến hóa nhanh chóng ngày nay, ngay cả những gã khổng lồ cũng gặp phải thách thức trong việc mở rộng quy mô. Cho dù đó là Twitter phải đối mặt với tình trạng ngừng hoạt động hay Netflix ngừng hoạt động trong ba ngày liên tiếp, thì khả năng mở rộng luôn là mối quan tâm của những gã khổng lồ công nghệ.

Vì vậy, ghi lại từ lịch sử, đây là một số vấn đề về khả năng mở rộng mà bạn phải lưu ý:

1. Nút thắt cổ chai

Tắc nghẽn là tình huống mà hiệu suất hoặc luồng dữ liệu của ứng dụng của bạn bị hạn chế. Giống như giao thông bị hạn chế khi các phương tiện di chuyển từ đường cao tốc lớn hơn sang đường hẹp.

Nút thắt cản trở hoạt động tối ưu của ứng dụng của bạn!

Nút thắt cổ chai có thể xuất phát từ nhiều nguồn khác nhau trong các ứng dụng mở rộng quy mô. Chúng có thể được gây ra bởi các ràng buộc liên quan đến giới hạn phần cứng, thuật toán và cấu trúc dữ liệu không hiệu quả, hiệu suất cơ sở dữ liệu kém hoặc sự cố mạng.

Việc cung cấp tài nguyên không đầy đủ hoặc cân bằng tải kém cũng có thể dẫn đến tắc nghẽn hiệu suất.

2. Tranh chấp tài nguyên

Tranh chấp tài nguyên làm giảm hiệu suất ứng dụng của bạn.

Tranh chấp tài nguyên xảy ra khi cơ sở hạ tầng không đầy đủ hoặc khan hiếm tài nguyên. Trong những tình huống như vậy, nhiều quy trình cạnh tranh để giành tài nguyên.

Tận dụng các dịch vụ đám mây là một trong những cách tốt nhất để khắc phục tình trạng tranh chấp tài nguyên. Nhiều ứng dụng thành công dựa vào khả năng mở rộng của AWS để phân bổ và quản lý tài nguyên.

3. Kiến trúc nguyên khối

Cơ sở hạ tầng nguyên khối rất khó mở rộng quy mô.

Trong cơ sở hạ tầng nguyên khối, tất cả các thành phần được liên kết chặt chẽ với nhau, khiến việc tách biệt và mở rộng quy mô các thành phần riêng lẻ trở nên khó khăn. Điều này cản trở việc xác định nút thắt bổ sung tính năng mới và dẫn đến thời gian phản hồi chậm.

Chuyển sang microservice hoặc container hóa là một lựa chọn thông minh để có khả năng mở rộng.

4. Cung cấp quá mức

Cung cấp quá mức có nghĩa là xây dựng vượt quá mức cần thiết.

Ví dụ: nếu ứng dụng của bạn hiện có 10 người dùng đang hoạt động nhưng bạn đang đầu tư vào cơ sở hạ tầng để hỗ trợ 10 triệu người dùng thì điều này được gọi là cung cấp quá mức.

Cung cấp quá mức là một sự đặt cược an toàn trong một thế giới nơi càng lớn thì càng tốt. Tuy nhiên, việc phân bổ quá nhiều tài nguyên—máy chủ, bộ lưu trữ hoặc băng thông mạng—có thể dẫn đến lãng phí tài nguyên và tăng chi phí.

Nó dẫn đến nguồn lực không được sử dụng đúng mức và kém hiệu quả. Tận dụng các công cụ hiện đại như phân tích dự đoán để dự đoán tải của bạn có thể giúp loại bỏ việc cung cấp quá mức.

5. Thuật toán không hiệu quả

Thuật toán là bộ não của ứng dụng của bạn.

Một thuật toán có cấu trúc tốt sẽ tạo ra một chương trình đơn giản, chính xác, nhanh chóng và dễ bảo trì. Thuật toán không hiệu quả làm giảm hiệu quả của hệ thống, trục trặc trong ứng dụng và làm suy yếu khả năng mở rộng của nó.

Phân tích thuật toán ứng dụng của bạn về tốc độ, mức sử dụng bộ nhớ và các yếu tố chất lượng khác để đảm bảo hiệu suất tối ưu. Sử dụng các công cụ lập hồ sơ để hiểu cách sử dụng tài nguyên mã của bạn, tiến hành đánh giá mã và kiểm tra thời gian thực để đánh giá thuật toán của bạn.

Phần kết luận

Khả năng mở rộng là chìa khóa để tạo ra các ứng dụng đứng vững trước thử thách của thời gian.

Quỹ đạo của các nền tảng phổ biến như Friendster, Myspace hoặc Orkut nêu bật tầm quan trọng của khả năng mở rộng ứng dụng dành cho thiết bị di động trong việc duy trì sự hài lòng và mức độ liên quan của người dùng theo thời gian.

Trong thời đại năng động ngày nay, một ứng dụng thành công phải có khả năng mở rộng quy mô từ 100 người dùng lên 10 triệu người dùng. Tuy nhiên, chỉ thừa nhận tầm quan trọng của khả năng mở rộng là chưa đủ; đó là việc sử dụng chiến lược đúng đắn ngay từ đầu.

Khả năng mở rộng không có nghĩa là bạn có cơ sở hạ tầng khổng lồ theo ý muốn. Điều đó có nghĩa là chọn kiến trúc và công nghệ phù hợp, tận dụng điện toán đám mây, tối ưu hóa cơ sở dữ liệu, sử dụng chiến lược bộ nhớ đệm và đánh giá các số liệu về khả năng mở rộng.

Câu hỏi thường gặp

1. Việc cơ sở dữ liệu có khả năng mở rộng có ý nghĩa gì?

Khả năng mở rộng đề cập đến khả năng của cơ sở dữ liệu để đối phó với sự gia tăng quy mô của dữ liệu, giao dịch hoặc người dùng. Điều này có nghĩa là khi nhu cầu về cơ sở dữ liệu tăng lên, cơ sở dữ liệu có thể phát triển (có thể tăng dung lượng của một máy chủ) hoặc mở rộng (có thể dàn trải khối lượng công việc trên nhiều máy chủ) mà không ảnh hưởng đến tính tương thích, chất lượng hoặc tính khả dụng.

2. Bạn ước tính khả năng mở rộng trong phát triển ứng dụng di động như thế nào?

Ước tính khả năng mở rộng trong phát triển ứng dụng di động bao gồm việc đánh giá một số yếu tố:

• Số liệu hiệu suất: Theo dõi các số liệu hiệu suất ứng dụng hiện tại như thời gian phản hồi, thời gian tải và phản hồi của máy chủ dưới các mức tải khác nhau.

• Kiểm tra căng thẳng: Tiến hành kiểm tra căng thẳng để xem ứng dụng hoạt động như thế nào trong các điều kiện khắc nghiệt và xác định các điểm nghẽn.

• Sử dụng tài nguyên: Phân tích cách ứng dụng sử dụng tài nguyên CPU, bộ nhớ và mạng dưới các mức tải khác nhau.

• Đánh giá kiến trúc: Đảm bảo kiến trúc của ứng dụng mang tính mô-đun và có thể xử lý lượng tải tăng lên bằng cách thêm nhiều tài nguyên hoặc phiên bản hơn.

• Tải cơ sở dữ liệu: Ước tính cách các truy vấn cơ sở dữ liệu mở rộng quy mô khi có nhiều người dùng và dữ liệu hơn, đồng thời lập kế hoạch cho các giải pháp mở rộng quy mô cơ sở dữ liệu như phân chia, lập chỉ mục và bản sao đọc.

  
  

3. Khả năng mở rộng của phương pháp khai thác dữ liệu đề cập đến điều gì?

Đó là khả năng xử lý lượng dữ liệu ngày càng tăng một cách hiệu quả. Điều này bao gồm khả năng của phương pháp này trong việc xử lý các tập dữ liệu lớn mà không làm giảm hiệu suất đáng kể, quản lý dữ liệu phức tạp và đa dạng hơn khi nó phát triển cũng như sử dụng hiệu quả các tài nguyên tính toán, bao gồm CPU, bộ nhớ và bộ lưu trữ.

4. Khả năng mở rộng có ý nghĩa gì trong kinh doanh?

Trong bối cảnh kinh doanh, khả năng mở rộng đề cập đến khả năng phát triển và quản lý nhu cầu ngày càng tăng của công ty mà không ảnh hưởng đến hiệu suất hoặc mất doanh thu. Điều này liên quan đến việc duy trì hoặc cải thiện hiệu quả hoạt động khi công ty mở rộng, quản lý hiệu quả các nguồn lực gia tăng như nhân viên, hàng tồn kho và vốn, đồng thời có khả năng thâm nhập thành công các thị trường và khu vực mới.

5. Việc sử dụng điện toán đám mây ảnh hưởng như thế nào đến khả năng mở rộng của kho dữ liệu?

Điện toán đám mây làm tăng hiệu quả của kho dữ liệu về khả năng mở rộng. Thay vì đầu tư vào tài nguyên phần cứng mới, kho dữ liệu có thể nhanh chóng tăng hoặc giảm quy mô tùy thuộc vào nhu cầu hiện tại. Nền tảng đám mây đảm bảo rằng kho dữ liệu có thể xử lý khối lượng lớn dữ liệu bằng kỹ thuật điện toán phân tán trên nhiều nút.

6. Khả năng mở rộng trong điện toán đám mây là gì?

Khả năng mở rộng điện toán đám mây là khả năng hỗ trợ nhu cầu ngày càng tăng về tài nguyên dựa trên khối lượng công việc của ứng dụng. Điều này đề cập đến độ co giãn, trong đó nguồn lực được điều chỉnh tự động theo nhu cầu. Chia tỷ lệ theo chiều ngang làm tăng số lượng phiên bản dịch vụ, trong khi chia tỷ lệ theo chiều dọc làm tăng dung lượng của phiên bản.