Lo scaling verticale, noto anche come "scaling up", prevede l'aggiunta di maggiore potenza al server esistente. Mantieni lo stesso nodo del database, ma gli fornisci più CPU, memoria o spazio di archiviazione per svolgere il suo lavoro.

Questo è spesso considerato il modo tradizionale per scalare i database relazionali. L'architettura rimane semplice perché tutti i dati si trovano ancora in un unico posto.

Vantaggi

• Semplicità: il codice rimane lo stesso perché il database continua a sembrare una singola macchina per l'applicazione
• Manutenzione più semplice: devi gestire e aggiornare un solo server
• Coerenza: non devi preoccuparti di sincronizzare i dati tra più server

Challenges

• Limiti rigidi: ogni macchina ha una capacità massima. Alla fine, non puoi aggiungere altro hardware a un singolo server
• Tempi di inattività: spesso è necessario mettere offline il database per un momento per eseguire questi upgrade hardware
• Single point of failure: se quel server si arresta, l'intera applicazione può arrestarsi con lui

I servizi di database gestiti, come Cloud SQL, possono semplificare la scalabilità verticale consentendoti di modificare le dimensioni della macchina con pochi clic, ma è importante ricordare che potresti comunque raggiungere i limiti dell'hardware fisico.

Piccola scala: immagina una startup in rapida crescita che esegue un'app web su un singolo database. Quando il traffico inizia a salire, possono passare a un'istanza più grande, che a sua volta offre loro una maggiore potenza di calcolo per gestire i visitatori extra senza dover riscrivere il codice dell'applicazione.

Su scala aziendale: una grande azienda con un sistema legacy potrebbe utilizzare anche la scalabilità verticale. Questi sistemi si basano in genere su relazioni complesse tra i dati. Poiché il loro codice è creato per un singolo database, possono fare lo scale up aggiungendo più potenza a quella singola macchina invece di provare a passare a un sistema distribuito.

Esigenze interne: alcune aziende utilizzano la scalabilità verticale anche per i report interni. Potrebbero aggiungere più RAM al server di database principale in modo che possa elaborare query di grandi dimensioni e con un uso intensivo di risorse più velocemente senza rallentare l'esperienza per gli utenti normali.

La scalabilità orizzontale, o scale out, indica l'aggiunta di più macchine al sistema di database invece di rendere più potente una singola macchina, distribuendo il lavoro su un gruppo di server. È un concetto fondamentale nel cloud computing moderno e nei sistemi distribuiti.

Per farlo, gli ingegneri utilizzano tecniche come lo sharding, in cui i dati vengono suddivisi in blocchi più piccoli su server diversi, e la replica, in cui i dati vengono copiati su più nodi.

Vantaggi

• Crescita illimitata: puoi continuare ad aggiungere altre macchine man mano che le tue esigenze aumentano
• Alta affidabilità: poiché disponi di più server, il sistema rimane online anche se un nodo non funziona
• Efficienza dei costi: puoi utilizzare hardware standard più economico invece di acquistare un server enorme e costoso

Challenges

• Complessità: l'applicazione deve sapere come comunicare con più server, il che aggiunge sfide di progettazione
• Coerenza dei dati: mantenere i dati sincronizzati su molte macchine diverse può essere difficile da gestire
• Modifiche al codice: potrebbe essere necessario modificare il codice dell'applicazione per gestire un ambiente di database distribuito

Un database SQL distribuito come Spanner può aiutarti a gestire queste sfide. Spanner si occupa del lavoro più difficile di sincronizzazione dei dati su più macchine, così non devi dividere i dati manualmente né rinunciare alla sicurezza di un database relazionale. In questo modo puoi fare lo scale out senza rendere il sistema troppo complesso.

Capacità: una piattaforma di e-commerce globale potrebbe utilizzare la scalabilità orizzontale durante i grandi eventi di vendita. Quando milioni di persone visitano il sito contemporaneamente, il sistema può ribilanciare automaticamente i dati tra i nuovi nodi per gestire il traffico, assicurando che nessun server venga sovraccaricato.

Ridondanza: le applicazioni finanziarie mission critical a volte utilizzano anche la scalabilità orizzontale. Possono distribuire il loro database su più posizioni fisiche, note come zone di disponibilità. Questa configurazione aiuta a garantire che, se un data center ha un problema, l'applicazione rimanga attiva, mantenendo la promessa di coerenza dei dati.

Prossimità: una società di giochi globale potrebbe eseguire il deployment di nodi di database in diverse parti del mondo. Posizionando un nodo di database più vicino al giocatore, possono offrire un'esperienza rapida e fluida con un ritardo molto basso. Ad esempio, se un giocatore vive a Tokyo, i dati del suo profilo vengono archiviati su un nodo di database di Tokyo per letture e scritture ultraveloci.

La differenza principale tra lo scaling orizzontale e verticale è il modo in cui aggiungono risorse al tuo sistema. Lo scaling verticale aumenta la potenza di una macchina, mentre lo scaling orizzontale aggiunge più macchine alla rete.

Quando decidi come scalare il tuo database, la scelta dipende spesso dal tuo budget, dalla quantità di dati che hai e dal tempo di attività di cui hai bisogno. Il consiglio tipico è il seguente:

• Se hai una quantità di traffico prevedibile e moderata, è più facile iniziare con la scalabilità verticale perché è più semplice e veloce da configurare.
• Se stai creando un'applicazione su scala globale o hai bisogno di un tempo di attività costante, ti consigliamo di pianificare la scalabilità orizzontale fin dall'inizio. Richiede più lavoro di progettazione, ma può evitarti grossi mal di testa in seguito.