Quais são alguns padrões de escalabilidade e anti-padrões comuns?

1 Dimensionamento horizontal vs vertical

Uma das decisões mais fundamentais na escalabilidade é escalar horizontalmente ou verticalmente. Dimensionamento horizontal significa adicionar mais nós ou instâncias a um sistema, como servidores, bancos de dados ou contêineres. Dimensionamento vertical significa aumentar a capacidade ou os recursos de cada nó ou instância, como CPU, memória ou disco. Ambas as abordagens têm prós e contras. O dimensionamento horizontal pode melhorar a disponibilidade, a tolerância a falhas e o balanceamento de carga, mas também apresenta problemas de complexidade, coordenação e consistência. O dimensionamento vertical pode simplificar o gerenciamento, a configuração e a manutenção, mas também tem limites, custos e riscos de pontos únicos de falha. A melhor opção depende da natureza e das necessidades do seu sistema, e muitas vezes uma combinação de ambos é usada.

2 Balanceamento de carga e cache

Outro padrão comum de escalabilidade é usar balanceamento de carga e cache para distribuir e otimizar a carga de trabalho de um sistema. O balanceamento de carga é o processo de roteamento de solicitações ou tarefas para diferentes nós ou instâncias com base em sua disponibilidade, desempenho ou outros critérios. O balanceamento de carga pode melhorar a capacidade de resposta, a taxa de transferência e a resiliência de um sistema, mas também requer design e monitoramento cuidadosos para evitar gargalos, falhas ou desequilíbrios. O cache é o processo de armazenar dados acessados com frequência ou computados em uma camada de armazenamento rápida e local, como memória ou disco. O cache pode reduzir a latência, a largura de banda e a computação de um sistema, mas também apresenta desafios como coerência do cache, invalidação e remoção. O balanceamento de carga e o cache geralmente são usados juntos para obter um equilíbrio entre desempenho e consistência.

3 Particionamento e replicação

Outro padrão comum de escalabilidade é usar particionamento e replicação para dividir e duplicar os dados de um sistema. O particionamento é o processo de dividir os dados em partes menores e gerenciáveis com base em alguns critérios, como chave, intervalo ou hash. O particionamento pode melhorar a escalabilidade, o desempenho e a disponibilidade de um sistema, mas também introduz complexidade, sobrecarga e compensações entre consistência e disponibilidade. A replicação é o processo de copiar os dados para vários nós ou instâncias para redundância, backup ou compartilhamento de carga. A replicação pode melhorar a confiabilidade, a durabilidade e a disponibilidade de um sistema, mas também apresenta desafios como sincronização, resolução de conflitos e quórum. O particionamento e a replicação são frequentemente usados juntos para obter um equilíbrio entre escalabilidade e confiabilidade.

4 Microsserviços e sem servidor

Outro padrão comum de escalabilidade é usar microsserviços e arquiteturas sem servidor para decompor e delegar a funcionalidade de um sistema. Microsserviços são unidades pequenas e independentes de software que se comunicam entre si por meio de interfaces e protocolos bem definidos. Os microsserviços podem melhorar a escalabilidade, a modularidade e a agilidade de um sistema, mas também apresentam problemas de complexidade, sobrecarga e coordenação. Serverless é um modelo de computação que abstrai a infraestrutura e os recursos subjacentes e fornece execução sob demanda e orientada a eventos de funções ou trechos de código. O Serverless pode melhorar a escalabilidade, a eficiência e a elasticidade de um sistema, mas também introduz limitações, dependências e partidas a frio. Microsserviços e sem servidor são frequentemente usados juntos para obter um equilíbrio entre escalabilidade e simplicidade.

5 Anti-padrões para evitar

Ao projetar um sistema para garantir escalabilidade, é importante estar ciente de antipadrões e armadilhas. Projetos monolíticos, acoplamento rígido, engenharia excessiva e subteste podem tornar um sistema difícil de escalar, manter, atualizar, modificar, testar, entender e evoluir. Essas falhas de design também podem expor o sistema a erros, bugs ou vulnerabilidades. Portanto, é importante estar atento a esses antipadrões e armadilhas comuns ao projetar um sistema.