Сложности проектирования высоконагруженных систем и как их преодолеть

Материал подготовлен по мотивам совместного бизнес-завтрака VK Tech и Мобиус Технологии “Real-time обработка данных для бизнеса”

Проектирование высоконагруженных систем (highload) — важнейшая задача для компаний, которые хотят масштабироваться и стабильно работать даже при резком росте нагрузки. В статье мы разберем, что такое highload, где встречаются такие системы, какие подходы к работе с ними существуют и чем тут может помочь Tarantool.

Что такое highload

Highload-системы — это ИТ-системы, на которые в короткий промежуток времени приходит большое количество запросов или значительные объемы данных. Такие системы должны бесперебойно работать и обеспечить быструю обработку запросов даже при значительной нагрузке.

Ни одна компания не проектирует свои системы под highload с самого начала. Обычно нагрузка возрастает неожиданно, что становится серьезной проблемой для бизнеса. Важно понимать, что универсальных метрик для определения highload-систем не существует — каждый случай уникален и зависит от специфики бизнеса и структуры системы.

Где можно встретить высоконагруженные системы

Финансовый сектор

Обработка большого объема финансовых данных и управление сложными транзакциями — основные задачи высоконагруженных систем в финансах. К таким системам относятся онлайн-банкинг, мобильные платежи, системы антифрода.

Ритейл

С ростом популярности интернет-магазинов и мобильных приложений нагрузка на системы, обслуживающие ритейл, существенно возросла. Эти системы обрабатывают заказы, обеспечивают омниканальные процессы (то есть процессы с единым и непрерывным опытом взаимодействия с услугами и продуктами через различные каналы коммуникации), собирают данные о клиентах и управляют логистикой, включая складские запасы и доставку.

Телекоммуникации

Компании телеком-сектора активно внедряют омниканальный маркетинг и программы лояльности, которые требуют мощных систем для консолидации данных, создания «портрета клиента 360» и обеспечения доставки персонализированных предложений в режиме реального времени.

Медицина и страхование

Медицинские организации используют высоконагруженные системы для обработки электронных медицинских карт, управления записями к врачам и взаимодействия с другими медицинскими учреждениями. Все это требует обработки больших объемов данных, в том числе в реальном времени.

Промышленное производство и IoT

В производственных процессах используются системы с мгновенной обратной связью, которые собирают данные с IoT-устройств для контроля и оптимизации процессов. Нефтегазовые компании с ритейл-бизнесом также сталкиваются с задачами для высоконагруженных систем, связанными с интеграцией производственных процессов и торговых операций.

Вызовы проектирования высоконагруженных систем

При проектировании и поддержке highload-систем встает несколько ключевых вопросов.

• Баланс между стоимостью и производительностью: необходимо создать систему, которая будет масштабироваться, но без значительного увеличения затрат.
• Пользовательский опыт: нужно обеспечить удобство использования системы при росте числа пользователей и усложнении функциональности.
• Масштабирование: потребуется эффективно масштабировать систему при увеличении нагрузки.
• Корректность данных: необходимо гарантировать целостность и актуальность данных, даже в случае сбоев.

Все это требует использования различных технологий и принципов, начиная от микросервисов и заканчивая сложным распределенным хранением данных.

Как быть с legacy-системами

Во многих крупных компаниях высоконагруженные системы — это унаследованные (legacy) монолитные решения, которые обслуживают ключевые бизнес-процессы. Их можно сделать подходящими для высоких нагрузок, однако они не очень для этого приспособлены. Вопрос обновления таких систем ставит бизнес перед сложным выбором.

• Оставить всё как есть. Иногда сложность и стоимость полной переделки системы делают этот вариант наиболее приемлемым. Однако такая стратегия несет риски: устаревшая система может выйти из строя в любой момент, что повлечет за собой значительные убытки.
• Полностью переписать системы. Полная переделка системы часто требует приостановки ее развития и создает неопределенность в сроках завершения проекта. Высокие затраты и неудобства для пользователей делают этот подход менее привлекательным.
• Частичный рефакторинг. Постепенный рефакторинг с изоляцией независимых модулей и их переписыванием под новые требования является более гибким решением. Один из возможных вариантов — добавление кэширующего слоя, который снизит нагрузку на основную систему, не влияя на ее производительность.
• Создание нового приложения поверх старого. В этом случае поверх монолитной системы строится новое решение с использованием витрин данных и новой бизнес-логики. Это позволяет постепенно отходить от старой архитектуры и реализовывать новые сервисы.

Преимущества использования Tarantool

Одним из решений для построения высоконагруженных систем является Tarantool — промежуточное ПО для хранения и обработки данных. Продукты Tarantool могут быть использованы в разных сценариях.

• Создание кэширующих слоев: Tarantool помогает снизить нагрузку на основные системы за счет быстрого доступа к данным из кэша.
• Быстрое разворачивание: платформа идеально подходит для создания MVP (минимально жизнеспособного продукта), который можно быстро перевести в продуктивную среду.
• Гибкость и масштабируемость: Tarantool легко адаптируется к изменениям в бизнесе и позволяет реализовывать новые сервисы, минимизируя время вывода на рынок (TTM, time to market).
• Интеграция с legacy-системами: платформа имеет множество коннекторов для интеграции с существующими решениями, что снижает риски при обновлении.

Заключение

Проектирование высоконагруженных систем — это вызов для многих компаний. Но грамотный подход, использование современных технологий, таких как Tarantool, и внимательное отношение к управлению legacy-системами позволяют успешно преодолевать эти сложности. Важно помнить, что планирование архитектуры системы под будущий рост нагрузки — это неотъемлемая часть успеха в современном цифровом мире.