Escalabilidade e elasticidade: Decifrando as diferenças na computação em nuvem

Por mais que a escalabilidade e a elasticidade sejam características importantes da computação em nuvem, elas também fazem parte da arquitetura de software. Escalabilidade significa a capacidade do sistema de lidar com o aumento da carga de trabalho através do aumento dos recursos. Isso pode ser feito por meio do dimensionamento vertical (também conhecido como “escalonamento vertical”), pelo qual o sistema aprimora seus recursos atuais, ou do dimensionamento horizontal (também conhecido como “escalonamento horizontal”), pelo qual o sistema adiciona mais nós. Já a elasticidade diz respeito à capacidade da infraestrutura em nuvem de se expandir ou reduzir automaticamente para responder às mudanças na carga de trabalho da maneira mais otimizada possível. Em outras palavras, essa característica permite que a infraestrutura em nuvem atenda plenamente às necessidades do usuário, proporcionando assim a melhor relação custo-benefício.

Introdução à escalabilidade e elasticidade

Outra característica importante da infraestrutura em nuvem e do design de software é a escalabilidade e a elasticidade. A escalabilidade vertical consiste no aumento da base de recursos de um sistema para acomodar o aumento da carga de trabalho, enquanto a escalabilidade horizontal consiste no procedimento de aumentar o número de componentes do sistema para lidar com o aumento da carga de trabalho. 

Por outro lado, a elasticidade está relacionada com a capacidade do sistema de se autoajustar de forma flexível em função da demanda.

Essa capacidade de dimensionamento automático de recursos aumenta a eficácia da computação em nuvem, liberando-a de quaisquer pressões sobre a infraestrutura e operando perfeitamente, independentemente da carga.

Compreender os conceitos básicos da escalabilidade

Outra propriedade fundamental da computação em nuvem é a escalabilidade, que descreve até que ponto um sistema pode acomodar a crescente demanda, introduzindo novos recursos ou modificando o design do software. Existem duas categorias amplas de escalonamento: o escalonamento vertical ou “scale up”, que aumenta a capacidade de um recurso, e o escalonamento horizontal ou “scale-out”, que incorpora mais recursos ao sistema.

Em uma infraestrutura em nuvem, o dimensionamento automático de recursos utiliza a elasticidade para alocar recursos de acordo com a carga de trabalho em tempo real. Dessa forma, independentemente das variações na demanda, os processos funcionam de maneira estável e eficiente, e o objetivo é alcançado.

Compreender o conceito de elasticidade

A elasticidade é uma das principais características da computação em nuvem. Significa a capacidade de um sistema se autoajustar à carga com base na demanda e também autoajustar a quantidade de recursos consumidos no sistema, sendo parte da escalabilidade e do dimensionamento automático de recursos da arquitetura de software. Isso pode ser feito por meio do “aumento de escala” ou “expansão de escala”, também conhecido como escalonamento vertical e horizontal.

A escalabilidade vertical é um processo de adicionar mais potência (CPU, RAM) a uma determinada máquina, enquanto a escalabilidade horizontal é um processo de adicionar mais máquinas a uma determinada rede. Ambos são importantes para alocar de forma eficaz os recursos da infraestrutura em nuvem, de acordo com as mudanças nas demandas de carga de trabalho. A elasticidade é um dos aspectos fundamentais para alcançar o verdadeiro valor das infraestruturas em nuvem.

Principais diferenças entre escalabilidade e elasticidade

Embora os termos sejam frequentemente usados como sinônimos, especialmente no contexto da computação em nuvem, eles são entendidos de maneira diferente no contexto da infraestrutura. Por outro lado, a escalabilidade é a característica que define o quanto um sistema pode acomodar um aumento no tamanho da carga de trabalho dentro dos recursos existentes. Trata-se da capacidade do sistema de aumentar a carga de trabalho, o que pode ser alcançado por meio de “scale-out” ou “scale-up”. Por outro lado, a elasticidade refere-se à capacidade do sistema de lidar com o aumento da carga de trabalho com a ajuda do dimensionamento automático de recursos. Na infraestrutura em nuvem, isso significa que o design do software pode se adaptar às mudanças nos padrões de uso sem a necessidade de intervenção do administrador.

Escalabilidade: uma análise mais detalhada

O termo “escalabilidade” é usado para descrever a capacidade de uma arquitetura de software ou infraestrutura em nuvem crescer em tamanho, em termos de carga de trabalho. Inclui dois aspectos: escalabilidade vertical, também conhecida como “scale-up”, e escalabilidade horizontal, também conhecida como “scale-out”. 

O dimensionamento vertical é o processo de aumentar a capacidade de um único nó no sistema e, em contrapartida, o dimensionamento horizontal é a adição de mais nós ao sistema.

A escalabilidade está intimamente relacionada com a “elasticidade”, que é a capacidade de um sistema de computação em nuvem se expandir ou reduzir de forma dinâmica. O dimensionamento automático de recursos é útil no gerenciamento de recursos, onde não há desperdício de recursos e o serviço é contínuo durante os períodos de alto tráfego na plataforma.

Elasticidade: uma análise detalhada

No contexto da computação em nuvem, elasticidade é a capacidade do ambiente de se autotransformar para acomodar mudanças na carga de trabalho, que podem incluir servidores e armazenamento. Duas estratégias principais são empregadas para garantir a escalabilidade de um sistema: escalabilidade vertical – scale-up e escalabilidade horizontal – scale-out.

Escalabilidade vertical significa adicionar mais potência aos recursos existentes e, por outro lado, escalabilidade horizontal significa adicionar mais recursos à arquitetura do software.

Essas estratégias resultam na flexibilidade da infraestrutura em nuvem, uma vez que os recursos e serviços podem se adaptar facilmente às necessidades em tempo real.

Importância da escalabilidade na computação em nuvem

A flexibilidade é a qualidade mais importante da computação em nuvem, pois permite adaptar-se às diversas e dinâmicas naturezas das cargas de trabalho das empresas. Uma infraestrutura em nuvem escalável pode ser expandida horizontalmente, bem como pode ser ampliada verticalmente. O dimensionamento horizontal é o processo de adicionar mais máquinas aos recursos disponíveis, enquanto o dimensionamento vertical é adicionar mais potência a uma máquina existente, como CPU ou RAM.

Esse tipo de autoescala torna o provisionamento de recursos altamente elástico na arquitetura de software, ou seja, um sistema pode ser ampliado ou reduzido. Isso leva à utilização eficiente dos recursos e, consequentemente, à eficiência de custos.

Papel da escalabilidade na gestão de dados

O aspecto da escalabilidade é muito importante na gestão de dados, uma vez que aborda a questão do aumento da carga de trabalho. Elasticidade e escalabilidade, quando aplicadas à arquitetura de software para sistemas de gerenciamento de dados, significam que tais sistemas podem facilmente aumentar ou diminuir de tamanho, dependendo da necessidade e da disponibilidade de recursos. Isso pode ser feito por meio de escalonamento vertical ou aumento de escala (mais potência para as máquinas existentes) ou escalonamento horizontal ou expansão (mais máquinas para o sistema).

A computação em nuvem oferece um ambiente para que os recursos sejam automaticamente ampliados ou reduzidos, dependendo das necessidades da empresa. Um forte suporte em nuvem significa que as organizações podem lidar com grandes quantidades de dados e manter a produtividade elevada sem provisionamento excessivo e, consequentemente, sem desperdício de recursos.

Escalabilidade em ação: Amazon Web Services (AWS)

A noção de escalabilidade é bem ilustrada na prática pela AWS e sua infraestrutura em nuvem e design de software. A AWS oferece escalabilidade vertical e horizontal e, dependendo da carga de trabalho, as empresas podem ter elasticidade.

As principais características incluem:

• O dimensionamento vertical permite que os usuários aumentem seus recursos de acordo com suas necessidades.
• Escalonamento horizontal para o crescimento da carga de trabalho, adicionando mais máquinas ao conjunto.
• Balanceamento de carga e dimensionamento automático para gerenciar uma carga de tráfego inesperada sem usar uma ferramenta separada.

Esses recursos tornam a AWS a solução mais importante na área de computação em nuvem.

Importância da elasticidade na computação em nuvem

A elasticidade é importante na computação em nuvem, pois permite o provisionamento dinâmico de recursos em resposta às flutuações da carga de trabalho. Essa natureza dinâmica melhora a adaptabilidade da arquitetura do software à infraestrutura da nuvem. A escalabilidade amplia os recursos tanto vertical quanto horizontalmente, ou seja, de forma elástica, para garantir que a infraestrutura atenda à demanda.

O escalonamento vertical é usado para lidar com o aumento da demanda, expandindo a capacidade do hardware existente, enquanto o escalonamento horizontal é usado para lidar com a demanda, distribuindo a carga de trabalho entre várias máquinas. Esses processos, que são controlados pelo sistema, otimizam o uso da infraestrutura, reduzem custos e aumentam a eficiência do sistema.

Elasticidade para recursos sob demanda

É por isso que a elasticidade está no centro da computação em nuvem: ela oferece a capacidade de aumentar ou diminuir os recursos conforme necessário para acomodar a carga de trabalho. Ele oferece opções para a arquitetura de software adicionar mais recursos para atender à demanda ou distribuir a carga, o que torna a infraestrutura em nuvem otimizada e econômica.

Essa elasticidade era uma combinação de escalabilidade vertical, pela qual a CPU, a RAM ou o espaço em disco podiam ser aumentados nos recursos existentes, e escalabilidade horizontal, pela qual recursos adicionais podiam ser adicionados lado a lado com os recursos existentes, dependendo da carga de trabalho. Todos esses mecanismos conferem à arquitetura da infraestrutura a escalabilidade necessária para acomodar a carga de trabalho de maneira adequada.

Elasticidade na prática: plataforma Google Cloud

Para a variação da carga de trabalho, o Google Cloud Platform demonstra isso ampliando ou expandindo a infraestrutura em nuvem, dependendo da demanda da carga de trabalho. Isso tem um papel significativo na estrutura de software do programa e ajuda a melhorar a escalabilidade horizontal e vertical. Notavelmente, começa com escalabilidade para corresponder ao número de usuários ou às demandas por um sistema eficiente e robusto.

Os principais atributos incluem:

• Dimensionamento automático de recursos,
• Elasticidade e escalabilidade da infraestrutura,
• Acomodando cargas de trabalho diversas.

Escalabilidade versus elasticidade: qual escolher?

Em geral, a escalabilidade e a elasticidade podem ser diferenciadas principalmente com base na natureza e nas características da carga de trabalho a ser processada. No entanto, se você tiver cargas constantes e facilmente previsíveis, a escalabilidade, a escalabilidade vertical (scale up) e a escalabilidade horizontal (scale out) serão mais adequadas. Permite-lhe ampliar a sua arquitetura e infraestrutura de software de forma estruturada.

No entanto, se sua carga de trabalho tiver grandes variações, a elasticidade seria mais apropriada. A elasticidade, por sua vez, é um dimensionamento automático de recursos, o que significa que os recursos da infraestrutura em nuvem são ajustados de acordo com a demanda atual. Isso torna-o ainda mais proativo na forma como lida com as mudanças na carga de trabalho.

Fatores que influenciam a escolha

A decisão de expandir verticalmente (escalabilidade vertical) ou horizontalmente (escalabilidade horizontal) em uma infraestrutura em nuvem depende dos seguintes fatores. Um deles é o tipo de trabalho que o sistema deve realizar nos dados a serem processados. Como mencionado anteriormente, alguns tipos de cargas de trabalho exigem mais recursos computacionais, o que pode ser melhor resolvido com o aumento da escala. Alguns podem precisar de mais armazenamento ou mais E/S de rede, o que pode ser resolvido com o dimensionamento horizontal.

Outro fator é a flexibilidade do sistema. Em um ambiente de computação em nuvem elástico, os recursos podem ser provisionados dinamicamente para atender à demanda, de modo que não sejam desperdiçados nem sobrecarreguem o sistema. Esse dimensionamento automático de recursos é feito em termos de poder computacional, memória e armazenamento.

Por último, mas não menos importante, as características da arquitetura de software existente também são levadas em consideração. Um sistema desenvolvido com o objetivo de escalar verticalmente pode não ser muito eficaz em termos de escalabilidade horizontal e vice-versa. Portanto, deve-se perguntar quão simples seria dimensionar a arquitetura do software adicionando mais camadas ou reestruturando-o.

Escolha com base nas necessidades do negócio

A seleção de uma infraestrutura em nuvem adequada depende de fatores como escalabilidade, flexibilidade e carga de trabalho no caso de uma empresa. Para ser mais preciso, um dos aspectos mais importantes do desenvolvimento de uma empresa é a sua escalabilidade, tanto na direção vertical quanto na horizontal. O dimensionamento vertical, também conhecido como scale-up, significa a capacidade de adicionar mais recursos, enquanto o dimensionamento horizontal ou scale-out significa a capacidade de adicionar mais máquinas à rede.

A escalabilidade na computação em nuvem oferece a capacidade de ajustar a quantidade de recursos necessários para uma tarefa específica em tempo real. Sua arquitetura de software deve, portanto, ser projetada para aproveitar essa propriedade da infraestrutura em nuvem.

Como as agências podem se beneficiar da escalabilidade e elasticidade

É importante compreender que as agências podem aproveitar ao máximo a infraestrutura em nuvem quando se trata de escalabilidade e elasticidade. A escalabilidade vertical e horizontal permite realizar mudanças de eficiência e controlar recursos e carga de trabalho a um custo razoável. Isso ocorre porque eles são escaláveis para cima e para baixo conforme a necessidade, possibilitando a utilização total dos recursos e o dimensionamento automático dos mesmos.

A elasticidade, por outro lado, oferece flexibilidade em termos de carga de trabalho, permitindo que a infraestrutura em nuvem seja ampliada ou reduzida de acordo com a carga de trabalho que está sendo processada. Ajuda na flexibilidade da arquitetura do software e é uma característica do modelo de computação em nuvem. São utilizados para apoiar as operações e a expansão dos negócios, bem como para controlar as despesas operacionais.

Escalabilidade para o crescimento da agência

A elasticidade é, portanto, um fator determinante para o crescimento da agência, com base na capacidade de lidar com um aumento da carga de trabalho. Devido à possibilidade da infraestrutura em nuvem, as agências podem escalar verticalmente ou horizontalmente, dependendo de suas necessidades.

O escalonamento vertical é quando mais recursos são atribuídos a um único nó, enquanto o escalonamento horizontal é quando mais nós são atribuídos ao sistema. Isso torna a arquitetura de software muito flexível e garante o dimensionamento automático de recursos necessário para o crescimento.

Por fim, como se pode observar, as agências podem mudar rapidamente e responder às mudanças ao usar o modelo de computação em nuvem para alocar recursos de forma eficaz e manter uma taxa de crescimento estável. Tenha em mente o seguinte: 

• O crescimento da agência e sua capacidade de lidar com um maior volume de trabalho exigem dois tipos de expansão: vertical e horizontal.
• O escalonamento vertical incorpora mais recursos a um determinado nó, enquanto o escalonamento horizontal incorpora mais nós.
• A computação em nuvem permite a alocação correta de recursos no momento certo, o que é importante para o crescimento.

Elasticidade para flexibilidade da agência

A elasticidade da computação em nuvem permite que as agências adicionem ou reduzam recursos de acordo com a demanda. Esse fenômeno também permite o aumento de escala ou escalonamento vertical, bem como o aumento de escala ou escalonamento horizontal. Escalabilidade vertical significa aumentar a capacidade dos recursos de hardware ou software existentes, por exemplo, adicionar mais memória ao servidor ou uma CPU mais potente.

Por outro lado, a escalabilidade horizontal, também conhecida como elasticidade, é a capacidade de unir vários componentes de hardware ou software, por exemplo, servidores, de forma que sejam vistos como uma única entidade. Esse tipo de escalabilidade é muito importante para lidar com o aumento da carga de trabalho. A escala oferece à organização a flexibilidade necessária e é uma das vantagens de usar a infraestrutura em nuvem.

A elasticidade também se refere ao autoescalonamento de recursos que tornam a infraestrutura flexível às mudanças na demanda. Essa escalabilidade e elasticidade dos recursos são muito importantes no aspecto arquitetônico do software na computação em nuvem.

Conclusão: Equilibrando escalabilidade e elasticidade

Portanto, é importante entender como equilibrar escalabilidade e elasticidade ao trabalhar com cargas de trabalho em infraestruturas em nuvem. A ampliação ou expansão garante que os recursos necessários para atender à crescente complexidade da arquitetura de software estejam disponíveis e possam ser utilizados para atender à complexidade do sistema. Por outro lado, a elasticidade permite o autoescalonamento de recursos, o que significa que a infraestrutura pode ser alterada de acordo com as necessidades em tempo real.

É a avaliação do tipo e da natureza da carga de trabalho que constitui a base para determinar o equilíbrio certo. Isso ajuda a garantir que os recursos de computação em nuvem sejam utilizados de maneira ideal, o que, por sua vez, torna as soluções econômicas e rápidas.