18 wichtige Überlegungen beim Entwurf hochbelastbarer, widerstandsfähiger Systeme

By | December 20, 2023

Vieles von dem, was wir jeden Tag tun, erledigen wir online, darunter Arbeiten, Lernen, Einkaufen und Streaming von Unterhaltung. Stellen Sie sich die große Menge an Daten und Interaktionen vor, die täglich von Plattformen wie Amazon, Google oder TikTok verarbeitet werden. Selbst in kleinen Unternehmen benötigen Mitarbeiter und manchmal auch Kunden ständigen Zugriff auf interne Systeme und Daten.

Der Entwurf einer robusten, skalierbaren Infrastruktur, die in der Lage ist, die heutigen schweren Lasten zu bewältigen, bringt neue und umfassendere Herausforderungen mit sich, die mit den Methoden früherer Jahrzehnte nicht bewältigt werden können. Im Folgenden erörtern 18 Mitglieder des Forbes Technology Council wichtige Überlegungen für Architekten beim Bau von Systemen zur Bewältigung schwerer Lasten und wie sich das heutige digitale Autobahndesign aus traditionellen Systemen entwickeln sollte.

1. Eine verteilte Architektur

Es ist wichtig, eine verteilte Architektur in Betracht zu ziehen – nicht nur im herkömmlichen Sinne der Komponenten, sondern auch integriert mit Microservices und dem Netzwerk-Edge – um sicherzustellen, dass Sie Ihren Benutzern schnelle und belastbare Dienste bereitstellen können, wo auch immer sie sich befinden. Die Möglichkeit, Lastentscheidungen auf der Grundlage technischer oder geschäftlicher Faktoren zu treffen, kann Ihre Architektur sowohl aus Leistungs- als auch aus Kostensicht erheblich verbessern. -Mark Mahle, NetActuate, Inc.

2. Öffentliche Cloud-Ressourcen

Der moderne Weg, eine skalierbare und belastbare Infrastruktur für Anwendungen mit hohem Volumen zu entwerfen, besteht darin, die Größe und Belastbarkeit eines öffentlichen Cloud-Anbieters zu nutzen. Nutzen Sie alle dynamischen, elastischen Infrastrukturkomponenten und global verteilten Verfügbarkeitszonen und -regionen der Cloud. Entwickeln Sie außerdem ein Cloud-natives Design für die Anwendung. Zusammen ergibt dies eine Architektur, die mit herkömmlichen Rechenzentren nicht erreichbar ist. – Mark Schlesinger, Broadridge Financial Solutions


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3. Cloud-Cluster mit mehreren Regionen

Die Geschwindigkeit und Verfügbarkeit stark frequentierter Websites kann durch eine Cloud-Cluster-Lösung mit mehreren Regionen, die einen Echtzeit-Lastausgleich zwischen mehreren Cloud-Cluster-Knoten in mehr als einem Rechenzentrum bietet, erheblich verbessert werden. Herkömmliche Systeme basieren auf lokalem Balancing und können hardware- und netzwerkbezogene Single-Point-of-Failure-Probleme bewältigen. In vielen Fällen reicht dies jedoch nicht aus. -Hristo Rusev, ScalaHosting

4. Chaos-Engineering

Entwerfen und bauen Sie unter dem Gesichtspunkt „Alles bricht und kaskadiert“. Netflix hat mit Chaos Monkey, einem Testtool im Bereich Chaos Engineering, die Art und Weise, wie wir über Architekturen denken, wirklich verändert. Mithilfe kleiner Experimente mit zufälligen Fehlern können wir den Charakter und das Verhalten von Abhängigkeiten und Fehlerschutzmechanismen erkennen, von kaskadierenden Auswirkungen bis zur Wiederherstellung. – Jim Barrett, Edge Total Intelligence

5. Dezentralisierung

Dezentralisierung ist die Zukunft skalierbarer und belastbarer Systeme. Herkömmliche Systeme sind auf wenige Server angewiesen. Blockchain verteilt seine Arbeitslast auf viele Knoten. Das bedeutet, dass das System auch beim Ausfall einiger Knoten weiterhin betriebsbereit bleibt. Der Übergang von Ethereum zu Ethereum 2.0, der auch Sharding beinhaltet, verdeutlicht dies; Durch die Aufteilung des Netzwerks in kleinere Teile kann es mehr Transaktionen abwickeln. – Sheraz Ahmed, STORM Partners

6. Eine Caching-Strategie

Eine wichtige Überlegung besteht darin, eine robuste Caching-Strategie zu implementieren, um die Notwendigkeit zu reduzieren, die angeforderten Daten von der Originalquelle abzurufen. Eine gut konzipierte Caching-Strategie ist in überlasteten Systemen von entscheidender Bedeutung, um Reaktionsfähigkeit und Skalierbarkeit aufrechtzuerhalten. In herkömmlichen Systemen ist sie jedoch aufgrund geringerer Datenmengen und weniger anspruchsvoller Leistungsanforderungen möglicherweise nicht so zentral. -Phil Portman, Textdrip

7. Lastausgleichstechniken

Der Einsatz fortschrittlicher Lastausgleichstechniken ist von entscheidender Bedeutung. Dynamische Skalierbarkeit, verteilte Verarbeitung und hohe Fehlertoleranz sind von grundlegender Bedeutung, wenn es darum geht, große Lasten effizient und mit hoher Systemstabilität zu verwalten. Alle Lösungen für die digitale Transformation müssen unterbrechungsfrei verfügbar sein, da Unternehmen zunehmend auf digitale Lösungen für die Abwicklung ihrer Abläufe angewiesen sind. -Bogdan Tudor, Optimum Desk, Inc.

8. Microservices-Architektur

Ein wichtiger Gesichtspunkt ist der Einsatz einer Microservices-Architektur. Im Gegensatz zu herkömmlichen monolithischen Architekturen unterteilen Microservices ein System in kleinere, unabhängig voneinander einsetzbare Dienste. Dieser Ansatz ermöglicht eine effiziente Dimensionierung von Komponenten mit hoher Nachfrage, ohne das gesamte System zu beeinträchtigen. Es erhöht auch die Ausfallsicherheit, da der Ausfall eines Dienstes nicht zum Ausfall des gesamten Systems führt. – Marc Rutzen, HelloData.ai

9. Kubernetes-Cluster

Eine Überlegung bei überlasteten Systemen sind Kubernetes-Cluster, die bei Skalierbarkeit und Upgrades helfen. Die Verwendung von Clustern in Verbindung mit einer Lösung wie Cloudflare trägt zur Sicherheit bei und verhindert verteilte Denial-of-Service-Angriffe. Dieser Ansatz unterscheidet sich von der herkömmlichen Systemarchitektur dadurch, dass er beim Laden Ihres Systems automatisierter, robuster und skalierbarer ist. – Jordan Yallen, MetaTope

10. Horizontale Skalierbarkeit

Horizontale Skalierbarkeit ist im Gegensatz zur typischen vertikalen Skalierbarkeit ein entscheidender Aspekt beim Entwurf einer belastbaren Infrastruktur für überlastete Systeme. Im Gegensatz zu Letzterem, bei dem die Ressourcen eines einzelnen Servers erhöht werden, verteilt die horizontale Skalierbarkeit die Last auf mehrere Server. – Neelima Mangal, Nordspektrum

11. Staatenlosigkeit

Eine skalierbare, zustandslose Architektur ist für überlastete Systeme von entscheidender Bedeutung. Bei der horizontalen Skalierung werden im Gegensatz zur herkömmlichen vertikalen Skalierung Maschinen für das Lastmanagement hinzugefügt. Statelessness behandelt jede Anfrage unabhängig und erhöht so die Belastbarkeit und Skalierbarkeit des Systems; Dies ist eine Abkehr von traditionellen staatsabhängigen Architekturen. – Suman Sharma, Procyon Inc.

12. Redundanz

Wenn Sie Systeme für die Bewältigung schwerer Lasten skalieren, ist Redundanz Ihr bester Freund. Im Gegensatz zu einem herkömmlichen Setup, bei dem ein einziger Fehlerpunkt das gesamte System zum Absturz bringen kann, verteilt eine belastbare Architektur die Last auf mehrere Knoten und stellt sicher, dass bei einem Ausfall die anderen die Lücke ohne Verzögerung auffangen. – Sandro Shubladze, Datenmann

13. Elastizität

Ein wichtiger Gesichtspunkt für eine skalierbare und belastbare Infrastruktur in überlasteten Systemen ist die Elastizität. Im Gegensatz zu herkömmlichen Architekturen ermöglicht die Elastizität eine dynamische Ressourcenzuweisung und automatische Skalierung, um schwankende Lasten effizient zu bewältigen. Es ermöglicht den Systemen eine schnelle Anpassung und gewährleistet eine optimale Leistung bei Spitzenzeiten ohne ständige Überversorgung mit Ressourcen. – Shelli Brunswick, Space Foundation

14. Automatisierte Problemreaktion

Erweiterte Überwachung und Automatisierung sind in überlasteten Systemen von entscheidender Bedeutung. Im Gegensatz zu herkömmlichen Systemen, bei denen manuelle Eingriffe möglich sind, erfordern der Umfang und die Komplexität überlasteter Systeme automatisierte Reaktionen auf potenzielle Probleme. Dies bedeutet die Integration intelligenter Überwachungstools, die Probleme vorhersagen und präventiv lösen können, bevor sie eskalieren, und die Automatisierung von Wiederherstellungsprozessen. -Marc Fischer, Dogtown Media LLC

15. Echtzeitstrategien für Spitzenzeiten

In skalierbaren und belastbaren Infrastrukturen für überlastete Systeme sind Echtzeitstrategien für Spitzenzeiten entscheidend. Im Gegensatz zu herkömmlichen Architekturen umfasst dies eine proaktive Überwachung mit Last- und Belastbarkeitsgrenzen, das Auslösen von Richtlinien, die Lastausgleich, Caching und die Implementierung von Wiederholungsmechanismen und Leistungsschaltern umfassen, um eine kontinuierliche Leistung auch bei hoher Nachfrage sicherzustellen. -Eyal Solomon, Lunar.dev

16. Eine gleitende Skala der Bereitschaft

Technologieführer müssen in ein Ökosystem investieren, das Geschwindigkeit, Skalierbarkeit und Kosten-Nutzen optimiert. Ebenso wichtig sind Datenverwaltungsstrategien, die eine gleitende Bereitschaftsskala ermöglichen, wie etwa ein Medaillon-Klassifizierungssystem, kombiniert mit einer Lakehouse-Architektur, die die Koexistenz von Rohdaten, unstrukturierten und angereicherten Daten ermöglicht. -Michael Meucci, Arkadien

17. Sicherheit

Ein entscheidender Aspekt einer skalierbaren und belastbaren Architektur für Hochlastsysteme ist die Integration von Sicherheit von Anfang an. Im Gegensatz zu herkömmlichen Systemen, bei denen Sicherheit als nachträglicher Aspekt akzeptabel sein kann, erfordern hochentwickelte Systeme die Integration der Sicherheit in die frühen Entwurfsphasen. Dieser Ansatz vermeidet die Leistungs- und Skalierbarkeitsprobleme, die häufig mit „angeschlossener“ Sicherheit verbunden sind. -Ilia Sotnikov, Netwrix

18. „Antifragilität“

Aus systemtheoretischer Sicht muss die Infrastruktur „antifragil“ sein, um gleichzeitig skalierbar und belastbar zu sein. Design muss fraktal sein – Sie müssen kleine, unabhängige Teile bauen, die ihre Funktion je nach Bedarf ändern können. Das mag abstrakt erscheinen, aber ein gutes Beispiel ist das Internet oder organische neuronale Netze. – Yusuf Sar, Hardwarewartung 24 GmbH

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