La escalabilidad en bases de datos es un factor clave para quienes se desempeñan en el campo tecnológico. Para las bases de datos es uno de los procesos decisivos que inclina a las organizaciones a elegir modelos, gestores e inclusive, sirve para determinar la cantidad de inversión que se debe realizar en equipamiento.

A continuación veremos de qué trata la escalabilidad en las bases de datos, cuáles son sus formas y las ventajas de contar con ella en nuestros proyectos.

¿Qué es la escalabilidad cuando hablamos de bases de datos?

El concepto de escalabilidad se refiere a la capacidad que posee un software para adaptarse a las necesidades o las demandas de rendimiento a medida que el número de usuarios y operaciones crece. Generalmente al incrementarse ampliamente las transacciones en un sistema, el funcionamiento de las bases de datos empieza a verse afectado.

En las bases de datos la escalabilidad es fundamental. De ella depende en gran parte la capacidad de la BBDD de soportar el manejo de altos volúmenes de información. El diseño del modelo de una base de datos tiene que ser pensado para ser lo más escalable que se pueda. En la actualidad existen modelados amplios que años atrás eran impensables, aunque hay que dejar en claro que la escalabilidad siempre va a tener un límite.

Dimensiones de escalabilidad

Es importante destacar que la escalabilidad como propiedad de un sistema es difícil de definir Esta para ser efectiva debe responder a los requisitos específicos para los que sería útil dentro del proyecto. Es por eso que se habla de un conjunto de dimensiones de escalabilidad.

Existen 3 dimensiones principales a las que solemos referirnos al hablar de escalabilidad. En primer lugar es necesario mencionar a la escalabilidad en carga. Esta se refiera a la facilidad de ampliar o reducir los recursos para que el sistema acepte cargas más pesadas o más ligeras según la necesidad.

También existe la dimensión de escalabilidad geográfica. En este aspecto nos referimos a que un sistema es geográficamente escalable cuando mantiene íntegra su utilidad y usabilidad sin tomar en cuenta la distancia de los usuarios y los recursos. Por último, está la conocida escalabilidad administrativa que hace mención a la facilidad de usabilidad y manejo de un solo sistema distribuido por varios actores.

Tipos de escalabilidad en las Bases de Datos

Existen diversas formas de hacer que un software sea escalable. Pueden combinarse estructuras técnicas de software y hardware e incluso arquitecturas alternas de red. Pero existe una clasificación base de la cual debemos partir para analizar el potencial escalable de una base de datos y de cualquier aplicación.

Estas clasificaciones son las que conocemos como escalabilidad horizontal, vertical y  hibrida. Cada una cuenta con un conjunto de características, ventajas y desventajas que debemos tomar en cuenta para el diseño correcto del proyecto que queramos realizar. Veamos sus diferencias y ventajas.

Tipo vertical

La escalabilidad vertical también conocida como escalabilidad hacia arriba es un modelo simple de crecimiento. Significa básicamente que el crecimiento o expansión de la cantidad de nodos de almacenamiento depende de la estructura tecnológica física. Su crecimiento depende de la ampliación o cambio del hardware por una versión adicional o más potente.

El esfuerzo de este crecimiento es relativamente bajo. No tiene mayor incidencia en el rendimiento ya que con el tiempo, el almacenamiento y otras capacidades vuelven a demandar ampliación y renovación.

Es importante entender que este escalamiento no es malo. Es necesario que sea realizado cada cierto tiempo para ir pasos delante de los limites lógicos que impone el hardware. También sirve para ir incorporando tecnología nueva a nuestros procesos.

 Ventajas y desventajas principales

El escalamiento vertical tiene intrínsecamente relacionados un número de ventajas a considerar. Para las aplicaciones no representa un trauma, ya que el cambio se produce sobre el hardware. Es fácil de implementar con un plan de migración ordenado. Puede ser realizado de forma rápida en términos de tiempo.

También conlleva una serie de desventajas importantes que deben hacernos reflexionar. Pero sobretodo debe hacernos evaluar de forma integral el modelo de escalabilidad que queremos para nuestro proyecto y no depender solo de un método. Esta técnica de escalabilidad tiene un crecimiento limitado por el hardware. Si se presenta un fallo en un servidor, significa una interrupción total de las aplicaciones y ciertamente puede representar un alto costo de inversión en equipos.

Algunos casos de uso

La implementación de un modelo de escalabilidad vertical es recomendable para casos puntuales. Por ejemplo en casos donde el horizonte de crecimiento de información no es alto. Debe ser algo pensado para ser aprovechado al máximo ya que puede representar un esfuerzo financiero importante.

También es importante destacar que en caso de bases de datos relacionales como Oracle 12c, MySQL, Postgres y MicrosoftSQL, este es el procedimiento a seguir, ya que están especialmente diseñadas para funcionar bajo un solo servidor. En casos de proyecto con grafos, cada unidad alojaría un grafo en su totalidad.

Tipo horizontal

El escalamiento horizontal es un método muy potente que implica retos más altos. Este modelo implica tener diversos servidores que conocemos como nodos, trabajando como un todo. Se configuran en forma de una red de servidores denominada clúster. Esta tiene la finalidad de dividir eficientemente la demanda de trabajo entre todos los nodos que conforman la red de servidores.

Cuando el rendimiento del clúster se ve afectado por el incremento de usuarios u operaciones, se amplían los nodos para equilibrar la demanda de trabajo en cada nodo. Para lograr un óptimo funcionamiento de esta metodología debe existir un servidor primario desde el cual se ejecute la administración del clúster.

Ventajas y desventajas principales

La escalabilidad horizontal es una de las características más deseables en una base de datos. Es uno de los principales atributos de las bases de datos NoSQL. Esto debido a que el crecimiento es sumamente extenso y técnicamente no tiene límites. Podríamos agregar cuantos servidores sean necesarios.

Adicionalmente este modelo de escalabilidad es perfectamente compatible con el escalamiento vertical. Presta soporte de alta disponibilidad. Además, si un nodo llegase a presentar una falla, eso no detendría el funcionamiento del software o de las aplicaciones porque los demás nodos pertenecientes al clúster permanecerían funcionando.

Pero no es perfecto del todo. La escalabilidad horizontal requiere de un mantenimiento exhaustivo. Su configuración tiende a ser compleja. Puede requerir una infraestructura tecnológica mayor. Además, si las aplicaciones originalmente no fueron diseñadas para trabajar bajo este modelo, es necesario hacer reestructuraciones profundas al código para adaptarlas.

Algunos posibles usos en proyectos

La implementación de modelos de escalabilidad horizontal es altamente eficiente para proyectos de búsqueda y gran manejo de datos. Su distribución horizontal permite una distribución eficiente de los datos para acceder en simultáneo a consultas.

La mayoría de las bases de datos NoSQL ofrecen esta importante propiedad.

Tipo hibrida

Existe un tercer tipo de escalabilidad conocida como hibrida o combinada.

En términos anglosajones Scale Diagonally  busca ayudar a combinar elementos de escalabilidad vertical y horizontal. Este método facilita  la reducción de los recursos de almacenamiento a medida que disminuye la demanda.

Este modelo ofrece una flexibilidad para la carga de trabajo, que incrementa su disponibilidad por un tiempo determinado. Este modelo introduce variables interesantes a nivel de costos y rentabilidad de las estructuras tecnológicas. La inversión de las empresas en esta materia se ve relacionada directamente con el tiempo de uso, es decir, con la necesidad real de implementación, representando en muchos casos un ahorro importante.

Ventajas

Entre las ventajas más importantes que presenta este modelo se encuentra su gran rendimiento. Al ser una arquitectura flexible semi-descentralizada tiene la posibilidad de ampliarse para atender el tráfico de carga de altos volúmenes de datos.

Su costo está relacionado de forma directa con su uso. Lo que significa que es una opción bastante eficiente para proyectos que inician con un presupuesto modesto.

Algunos casos de uso

Un ejemplo sencillo para entender el funcionamiento bajo demanda de la escalabilidad combinada o diagonal, es el de un sitio web. Al establecer un modelo de escalabilidad híbrida, los requisitos de procesamiento de información, almacenamiento y respuesta a carga de datos crece a medida que la demanda va incrementando.

De igual manera, en el momento en que se ralentiza o empieza a disminuir la demanda, las condiciones o la capacidad empieza a retornar a su estatus original.

Es importante conocer las posibilidades de crecimiento de los diseños de bases de datos que integrarán nuestros proyectos. De esto en gran medida dependerá la sostenibilidad de ellos en el tiempo.

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