La diffusione del cloud ha rivoluzionato il panorama dello sviluppo software, aprendo le porte alla realizzazione di applicazioni iperscalabili. Queste applicazioni, caratterizzate da elevata disponibilità, sono progettate per recuperare autonomamente dagli errori e scalare automaticamente le proprie risorse in base al carico. Tutto ciò non è un semplice trend, ma rappresenta la direzione in cui l’intera industria IT si sta muovendo in ambito web.
In questo articolo basato sulle scelte tecnologiche, insight ed esperienze di SISAL, esploreremo con Alberto Clemente Head of IT Architecture & Engineering le strategie per progettare e gestire un’applicazione a iperscala, operante 24 ore su 24 e 7 giorni su 7, con una robusta tolleranza ai guasti. Saranno esaminate le metodologie chiave per garantire che l’applicazione sia in grado di scalare in modo efficiente e mantenere una disponibilità continua, indipendentemente dalle sfide che possono emergere.
Alcune delle tecnologie e metodologie che verranno affrontate sono Java, Spring Boot, GraalVM, l’architettura a microservizi, DevSecOps, il monitoraggio costante e le pratiche di resilienza.
Immergiamoci in questa guida completa per la realizzazione di un’applicazione ad alta affidabilità e iperscalabile!
Che cos’è un’applicazione iperscabile?
Un’applicazione iperscalabile, detta anche “a iperscala”, è un sistema informatico progettato per adattarsi dinamicamente alle fluttuazioni del carico di lavoro. Per poter raggiungere l’obiettivo, la scalabilità deve essere sia orizzontale, sulla singola macchina, sia verticale, con l’aggiunta di nuove macchine. Solo così si possono introdurre velocemente nuove risorse in modo efficiente per gestire picchi di utenti o carichi di lavoro crescenti. L’iperscalabilità sarebbe però inutile se non fosse legata al concetto di disponibilità (availability). L’applicazione non solo deve saper scalare, ma deve anche rimanere accessibile durante questi processi di allocazione delle risorse.
Per assicurare un’elevata continuità operativa, minimizzando quindi i downtime, è necessario che un’applicazione a iperscala abbia un’elevatissima tolleranza ai guasti. L’architettura deve essere resiliente agli attacchi esterni e in grado di sopperire a errori senza che venga mai compromessa l’integrità o l’accessibilità dell’intero servizio. Tutte queste caratteristiche portano a un’affidabilità di prima classe, che fanno di un’applicazione iperscalabile la base di un’esperienza utente consistente e sicura in ogni circostanza.
Questi aspetti combinati assicurano che un’applicazione a iperscala sia robusta, efficiente e resiliente nel garantire un servizio continuo e affidabile.
Progettazione di un’applicazione a iperscala
L’architettura a microservizi emerge come elemento cardine per la progettazione di un’applicazione iperscalabile. Il motivo è che questa speciale architettura software prevede la suddivisione di un intero applicativo in una serie di piccoli servizi distribuibili in modo indipendente, su server diversi logici o fisici. Questo indipendenza garantisce elevate capacità di scalabilità orizzontale, permettendo l’aggiunta o la rimozione di risorse sul singolo server. Inoltre, permette di poter distribuire gli applicativi su server sparsi in tutto il mondo, garantendo disponibilità anche in caso di disastri ambientali in una determinata regione.
La modularità dei microservizi semplifica significativamente la gestione, la manutenzione e l’evoluzione dell’applicazione. Questo perché aggiornare l’applicativo non richiede più il build e il rilascio dell’intera codebase. Tutto si riduce a rilasciare un aggiornamento di un singolo servizio. Ciò offre flessibilità e adattabilità, soprattutto in un mondo come quello digitale dove le esigenze degli utenti sono in continuo mutamento.
Definita l’architettura, è necessario scegliere le tecnologie per implementarla. A questo riguardo, Java e Spring Boot rappresentano una scelta vincente. La portabilità di Java e la sua nota robustezza lo rendono il linguaggio di programmazione ideale per la realizzazione di applicazioni enterprise iperscabili. Nello specifico, il framework web Spring Boot è tra le tecnologie Java più famose per lo sviluppo di microservizi grazie al suo approccio moderno alla definizione di API e alle molte librerie a disposizione. Dal momento che Java richiede una JVM (Java Virtual Machine) per essere runnato, è doveroso anche qui procedere alla scelta giusta. GraalVM si dimostra la tecnologia JVM perfetta a questo scopo, forte del suo focus sulle prestazioni e sul’ottimizzazione dell’uso delle risorse.
Questa sinergia di tecnologie costituisce un approccio solido ed efficiente per garantire la scalabilità, la modularità e le prestazioni ottimali richieste da un’applicazione a iperscala.
Gestione della sicurezza e DevSecOps
Uno delle minacce più grandi alla continuità operativa e alla disponibilità di un’applicazione iperscabile è rappresentata dai cyber attacchi e dalle falle di sicurezza. Per evitare situazioni critiche, è richiesto fare della sicurezza uno degli aspetti cardini dell‘intero progetto in tutti i suoi aspetti. Solo così si può essere certi di avere gli strumenti e le procedure per mitigare i rischi e tutelare i dati sensibili.
Questo approccio prende il nome di DevSecOps, ovvero l’integrazione della sicurezza nei processi di sviluppo e operativi (DevOps). Abbracciare questa filosofia è essenziale per garantire una gestione efficace dei rischi attraverso l’introduzione di pratiche di sicurezza in ogni fase del ciclo di vita del software, dall’ideazione alla produzione, portando a una risposta rapida alle minacce e riducendo il rischio di violazioni dei dati degli utenti. In particolare, DevSecOps promuove la collaborazione tra sviluppatori, operatori e specialisti della sicurezza, assicurando una struttura di sicurezza a più livello per affrontare le sfide crescenti del panorama digitale.
Esecuzione continua 24/7
Come anticipato in precedenza, un’applicazione iperscalabile, per essere definita tale, deve garantire un’elevatissima disponibilità. In altre parole, deve essere online e funzionante sia agli utenti esterni che a quelli interni aziendali per un intervallo di tempo il più lungo possibile. Questo porta alla necessità di un’esecuzione continua 24/7 dei servizi e dei sistemi sulla quale si basa l’architettura hardware e software.
Con il tempo diversi approcci sono stati seguiti per raggiungere quell’obiettivo, con l’architettura cloud che è diventata man mano il riferimento. Il motivo è abbastanza chiaro, viste le sue capacità native di distribuzione geografica dei servizi, con ridondanza e scalabilità automatica. Cosa implica tutto ciò? Resistenza alle interruzioni e capacità di gestire dinamicamente i carichi di lavoro, che è esattamente quello di cui un’applicazione a iperscala ha bisogno. Non sorprende quindi che questa tipologia di applicativi siano solitamente in cloud.
In questo ecosistema fatto di microservizi eterogenei che vivono nel cloud, il monitoraggio costante e automatizzato gioca un ruolo chiave nella preservazione della continuità dei servizi. Nello specifico, per analizzare le prestazioni dell’applicazione è fondamentale adottare una metodologia nota ed efficace, proprio come RED (Requests, Errors, Duration). Questo approccio si basa sullo studio delle richieste ricevute e permette di fornire un quadro completo, tenendo sotto traccia il numero di richieste al secondo (R), il numero di richieste fallite (E) e il tempo necessario per elaborare una richiesta (D).
La capacità di rilevare immediatamente anomalie o guasti sta alla base della risoluzione degli stessi in modo tempestivo. Diversi studi mostrano come più il tempo di downtime a seguito di un bug o di un’anomalia si alza, più aumentino i soldi persi dall’azienda. Ciò dovrebbe essere sufficiente a capire quanto importante sia agire in modo rapido ed efficace.
Un altro aspetto da non perdere di vista è la gestione della back pressure, il più grande tallone d’Achille della scalabilità. Senza una corretta gestione di questo fattore, le metriche possono suggerire di scalare l’infrastruttura, ma un aumento indiscriminato delle risorse può in realtà portare a un peggioramento esponenziale delle performance dell’applicazione. Il motivo è che la scalabilità verticale od orizzontale non è necessariamente il modo giusto per gestire picchi di carico in modo efficace, visto che può introdurre un aumento degli overhead e altre problematiche. Questo risulta in un’applicazione che diventa molto costosa per avendo scalato notevolmente, ma non offre poi un funzionamento ottimale. La back pressure mal gestita può quindi creare una situazione in cui l’aumento delle risorse non si traduce in un miglioramento delle prestazioni, ma piuttosto in un aggravamento dei problemi.
Forte tolleranza ai guasti
La fault tolerance è uno degli aspetti cruciali su cui strutturare la stabilità di un’architettura iperscalabile. Nello specifico, per affrontare potenziali guasti occorre ridondare i servizi e avere in piedi procedure di failover, ovvero il passaggio in automatico e senza interruzione di continuità a un sistema di backup identico e funzionante.
L’isolamento dei servizi è parimenti imprescindibile per minimizzare l’impatto dei guasti. Grazie alla separazione derivante dall’architettura a microservizi, è possibile confinare eventuali problemi a una porzione specifica dell’applicazione, evitando il diffondersi degli errori.
Effettuare test di resilienza regolari è fondamentale per essere certi che il sistema si comporti come previsto in condizioni di stress o guasti simulati è altrettanto fondamentale. Avere piani chiari di disaster recovery e procedure di ripristino contribuisce infine a garantire una rapida risposta e risoluzione dei problemi in situazioni critiche e di emergenza, assicurando la continuità operativa dell’applicazione in ogni circostanza.
Conclusioni
In questo articolo, abbiamo capito cosa sia un’applicazione iperscalabile e quali vantaggi possa portare a un’azienda e agli utenti. Nello specifico, abbiamo approfondito gli aspetti tecnologici che stanno alla base della progettazione e dell’implementazione di una piattaforma in cloud che possa scalare liberamente, senza interruzioni di continuità e con un’elevata disponibilità.
La scelta di un’architettura a microservizi, l’adozione di Java e Spring Boot, dei piani dettagliati di disaster recovery e degli avanzati sistemi di failover sono solo alcuni degli aspetti in gioco quando si tratta di costruire un’applicazione a iperscala. Ci auguriamo che abbiate apprezzato questa panoramica su alcune delle tecnologie e degli approcci alla progettazione software in cloud!
