Cải thiện hiệu suất lưu trữ dữ liệu cho ứng dụng web dựa trên nội dung là một quá trình lặp lại. Điều quan trọng là phải xem xét công suất và khối lượng dữ liệu tiềm năng mà ứng dụng cần hỗ trợ, cùng với cấu trúc cơ sở dữ liệu và công nghệ lưu trữ dữ liệu của ứng dụng. Đây là những điểm quan trọng cần cân nhắc trong giai đoạn thiết kế ban đầu.
Các kỹ thuật như điều chỉnh tỷ lệ đa chiều và lưu vào bộ nhớ đệm có thể giúp ứng dụng của bạn phát triển hơn nữa để hỗ trợ nhiều người dùng và dữ liệu hơn.
Công suất xử lý dữ liệu
Công suất xử lý dữ liệu là tốc độ xử lý dữ liệu giữa các thiết bị, hệ thống hoặc thành phần trong môi trường điện toán. Chỉ số này đo lường khả năng xử lý dữ liệu của hệ thống trong một khoảng thời gian cụ thể. Thông lượng được biểu thị bằng đơn vị dữ liệu trên mỗi đơn vị thời gian, chẳng hạn như byte trên giây (B/s), megabit trên giây (Mb/giây) hoặc số lượt giao dịch trên giây (TPS).
Công suất xử lý dữ liệu là dữ liệu mà cơ sở dữ liệu có thể xử lý trong một thời gian nhất định. Điều này rất quan trọng đối với các ứng dụng web dựa trên nội dung, vì các ứng dụng này thường cần xử lý một lượng lớn dữ liệu theo thời gian thực.
Các yếu tố có thể ảnh hưởng đến công suất của dữ liệu xử lý bao gồm:
- Kiểu cơ sở dữ liệu. Một số cơ sở dữ liệu xử lý dữ liệu hiệu quả hơn so với các cơ sở dữ liệu khác.
- Cấu hình phần cứng. Máy chủ cơ sở dữ liệu phải có đủ CPU, bộ nhớ và dung lượng lưu trữ để xử lý tải.
- Độ phức tạp của truy vấn. Các truy vấn phức tạp có thể mất nhiều thời gian xử lý hơn so với các truy vấn cơ bản.
Liên quan đến việc mở rộng quy mô, công suất là chỉ số quan trọng đo lường khả năng và hiệu quả của ứng dụng web dựa trên nội dung trong việc xử lý các yêu cầu và xử lý dữ liệu. Công suất cao là yếu tố cần thiết để quản lý lưu lượng truy cập tăng và duy trì hiệu suất thích ứng.
Những yếu tố cần cân nhắc liên quan đến công suất khi mở rộng quy mô ứng dụng web bao gồm:
| Những yếu tố nên cân nhắc | |
|---|---|
| Cân bằng tải | Trình cân bằng tải phân bổ đều lưu lượng truy cập giữa các thực thể máy chủ của ứng dụng. Điều này đảm bảo rằng không có máy chủ nào trở thành nút thắt cổ chai và bạn có thể tận dụng khả năng xử lý kết hợp của nhiều máy chủ. |
| Chuyển tỷ lệ theo chiều ngang | Bạn có thể sử dụng tỷ lệ theo chiều ngang để tăng công suất. Quá trình này bao gồm việc thêm nhiều thực thể máy chủ hơn vào cơ sở hạ tầng của ứng dụng. Việc điều chỉnh theo chiều ngang cho phép ứng dụng của bạn phân phối yêu cầu trên nhiều máy chủ, giúp tăng thông lượng. |
| Mở rộng cơ sở dữ liệu | Nếu có thể, hãy cân nhắc các kỹ thuật mở rộng cơ sở dữ liệu để xử lý các thao tác đọc và ghi tăng lên. Những kỹ thuật này có thể bao gồm việc sử dụng cơ sở dữ liệu được phân phối hoặc tối ưu hoá các truy vấn và lập chỉ mục cơ sở dữ liệu. |
| Tự động cấp tài nguyên bổ sung cho cơ sở dữ liệu | Cơ chế tự động cấp tài nguyên bổ sung có thể thêm hoặc xoá các thực thể máy chủ dựa trên mẫu lưu lượng truy cập theo thời gian thực. Các nền tảng đám mây thường cung cấp các tính năng tự động cấp tài nguyên bổ sung để điều chỉnh tài nguyên cho phù hợp với nhu cầu. Cân nhắc những tính năng điều chỉnh tỷ lệ hiện có cho cơ sở dữ liệu và nền tảng của bạn, ví dụ: một dịch vụ như Trình phân chia tỷ lệ tự động cho Spanner. |
| Tối ưu hoá mã/thuật toán | Thường xuyên xem xét và tối ưu hoá mã cũng như thuật toán của ứng dụng để đạt được hiệu quả. Việc giảm thiểu mức tiêu thụ tài nguyên máy chủ có thể giúp tăng công suất. |
| Khu vực/Toàn cầu | Lưu trữ dữ liệu theo khu vực và lưu trữ chung đề cập đến những cách thức lưu trữ và quản lý dữ liệu ở nhiều vị trí địa lý. Lưu trữ dữ liệu theo khu vực bao gồm việc lưu trữ dữ liệu cục bộ ở một khu vực hoặc vị trí cụ thể, còn lưu trữ dữ liệu chung bao gồm việc lưu trữ dữ liệu trên các máy chủ đặt ở nhiều khu vực trên thế giới. Việc lựa chọn giữa cách thức lưu trữ dữ liệu theo khu vực và lưu trữ chung phụ thuộc vào các yếu tố như kích thước dữ liệu, mức độ bảo mật cần thiết và khả năng tiếp cận dữ liệu đối với nhiều người dùng hoặc ứng dụng. |
| Hoạt động phân phối | Hoạt động phân phối bộ nhớ dữ liệu bao gồm việc phân phối dữ liệu trên nhiều địa điểm thực tế hoặc địa điểm ảo để đảm bảo khả năng sử dụng, hiệu suất và tính bảo mật. Các phương pháp bao gồm hệ thống lưu trữ phân phối và giải pháp đám mây, được chọn dựa trên các yếu tố như kích thước và độ phức tạp của dữ liệu, nhu cầu của tổ chức và công nghệ hiện có. Một chiến lược được lập kế hoạch tốt có thể mang lại tính dự phòng, khả năng mở rộng và các lợi ích khác. |
Để đạt được công suất cao, cần phải tối ưu hoá nhiều khía cạnh của hệ thống, từ phần cứng và phần mềm cho đến cơ sở hạ tầng mạng và các thuật toán xử lý dữ liệu. Các kỹ thuật và hoạt động tối ưu hoá cụ thể cần thiết cho ứng dụng web dựa trên nội dung phụ thuộc vào nhu cầu cá nhân của bạn liên quan đến các nhiệm vụ xử lý dữ liệu và những hạn chế tiềm ẩn của hệ thống.
Lượng dữ liệu
Việc mở rộng quy mô ứng dụng web về mặt số lượng dữ liệu được lưu trữ bao gồm việc quản lý và mở rộng dung lượng lưu trữ dữ liệu của bạn để đáp ứng khối lượng dữ liệu ngày càng tăng. Khi mở rộng quy mô, bạn cần lập kế hoạch cho cơ sở hạ tầng lưu trữ có thể xử lý mọi thách thức liên quan đến việc phát triển dữ liệu.
Sau đây là một số yếu tố cần cân nhắc về lưu trữ dữ liệu khi mở rộng quy mô ứng dụng web:
| Những yếu tố nên cân nhắc | |
|---|---|
| Các loại dữ liệu được lưu trữ | Một số loại dữ liệu (chẳng hạn như hình ảnh, video hoặc dữ liệu nhị phân) có thể khó lưu trữ hoặc chiếm nhiều dung lượng hơn so với các loại dữ liệu khác. Các loại dữ liệu hoặc cấu trúc phức tạp cũng có thể khiến cách hệ thống mở rộng quy mô trở nên phức tạp. Xem xét loại dữ liệu mà ứng dụng của bạn lưu trữ và liệu đó có phải là lựa chọn tối ưu hay không. Ngoài ra, hãy cân nhắc các hệ thống lưu trữ được xây dựng riêng cho trường hợp sử dụng hoặc dữ liệu của bạn, chẳng hạn như bộ nhớ blob, hệ thống lưu trữ nội dung nghe nhìn hoặc cơ sở dữ liệu chuỗi thời gian. |
| Số lượng người dùng | Cân nhắc sự phát triển trong tương lai của ứng dụng. Khi bạn thêm nhiều người dùng hơn, hệ thống của bạn phải lưu trữ, truy cập và xử lý thêm nhiều dữ liệu. Việc chia tỷ lệ lượt đọc và ghi dựa trên hồ sơ hiệu suất của ứng dụng có thể giúp tối ưu hoá ứng dụng hơn nữa khi nhu cầu tăng lên. |
| Lựa chọn công nghệ lưu trữ dữ liệu | Đánh giá nhu cầu lưu trữ dữ liệu thực tế của bạn và chọn công nghệ lưu trữ dữ liệu phù hợp nhất, chẳng hạn như NoSQL và SQL. Khi đưa ra lựa chọn, hãy cân nhắc cấu trúc dữ liệu, mẫu truy cập và các yêu cầu về khả năng có thể mở rộng. |
| Phân vùng dữ liệu | Việc triển khai các chiến lược phân vùng hoặc phân đoạn dữ liệu để phân phối dữ liệu trên nhiều nút lưu trữ có thể cho phép bạn phân phối tải dữ liệu và do đó, mở rộng quy mô hiệu quả hơn. Bạn có thể phân vùng theo người dùng, vị trí địa lý hoặc tuân theo các tiêu chí khác dựa trên mẫu truy cập dữ liệu của ứng dụng. |
| Lưu vào bộ nhớ đệm và nén dữ liệu | Sử dụng các chiến lược lưu vào bộ nhớ đệm để lưu trữ những dữ liệu thường được truy cập trong bộ nhớ và giảm tải cho hệ thống lưu trữ của bạn. Các kỹ thuật nén dữ liệu cũng có thể giảm thiểu các yêu cầu về lưu trữ và cải thiện hiệu quả chuyển dữ liệu. |
| Quản lý vòng đời dữ liệu | Triển khai các chính sách vòng đời dữ liệu để quản lý việc giữ lại, lưu trữ và xoá dữ liệu. |
| Lập chỉ mục cơ sở dữ liệu | Nếu được, hãy tối ưu hoá việc lập chỉ mục cơ sở dữ liệu, hiệu suất truy vấn và thiết kế giản đồ cơ sở dữ liệu để xử lý các tập dữ liệu đang tăng trưởng một cách hiệu quả. |
Việc lưu trữ dữ liệu khi mở rộng ứng dụng web là một quá trình diễn ra liên tục và phải phù hợp với nhu cầu của ứng dụng web. Hãy nhớ thường xuyên đánh giá các yêu cầu về bộ nhớ, theo dõi hiệu suất và điều chỉnh cơ sở hạ tầng cũng như các chiến lược lưu trữ nếu cần để đảm bảo có thể xử lý số lượng dữ liệu tăng lên một cách hiệu quả và hiệu quả.
Lưu dữ liệu thường xuyên truy cập vào bộ nhớ đệm
Việc lưu dữ liệu vào bộ nhớ đệm là một thành phần quan trọng trong chiến lược mở rộng quy mô; giúp cải thiện thời gian phản hồi, giảm tải cho các hệ thống phụ trợ và nâng cao trải nghiệm tổng thể của người dùng. Lưu vào bộ nhớ đệm là việc lưu trữ dữ liệu được truy cập thường xuyên trong một lớp bộ nhớ tạm thời để có thể truy xuất dữ liệu đó một cách nhanh chóng mà không cần tạo lại dữ liệu từ nguồn.
Hãy xem xét loại dữ liệu mà ứng dụng của bạn thường xuyên truy cập, mẫu và tần suất truy xuất dữ liệu cũng như kích thước của dữ liệu.
Sau đây là một số ví dụ về chiến lược lưu vào bộ nhớ đệm khi mở rộng một ứng dụng web:
| Chiến lược | |
|---|---|
| Lưu đối tượng vào bộ nhớ đệm | Lưu đối tượng vào bộ nhớ đệm là việc lưu từng đối tượng riêng lẻ vào bộ nhớ đệm, chẳng hạn như kết quả truy vấn cơ sở dữ liệu, phản hồi của API hoặc các mảnh HTML. Các lựa chọn phổ biến bao gồm Redis, Memcached và Varnish. |
| Lưu trang vào bộ nhớ đệm | Lưu trang vào bộ nhớ đệm bao gồm việc lưu toàn bộ trang web vào bộ nhớ đệm. Tuỳ chọn này phù hợp với nội dung tĩnh và có thể được triển khai bằng cách sử dụng proxy ngược, trình tạo trang web tĩnh hoặc CDN. |
| Lưu vào bộ nhớ đệm cơ sở dữ liệu và truy vấn | Lưu cơ sở dữ liệu và truy vấn vào bộ nhớ đệm là quá trình lưu kết quả của các truy vấn cơ sở dữ liệu thường được thực thi vào bộ nhớ đệm để giảm tải cho máy chủ cơ sở dữ liệu. |
| Lưu vào bộ nhớ đệm cho toàn bộ trang | Tính năng lưu toàn bộ trang vào bộ nhớ đệm có thể dùng cho nội dung động. Tệp này đề cập đến việc lưu toàn bộ các trang HTML đã kết xuất vào bộ nhớ đệm để giảm thiểu tải trên máy chủ và cơ sở dữ liệu. |
| Lưu vào bộ nhớ đệm phía máy khách | Lưu vào bộ nhớ đệm phía máy khách đề cập đến các cơ chế như lưu vào bộ nhớ đệm của trình duyệt để lưu trữ các tài sản trên thiết bị của người dùng. Bạn có thể chỉ định tiêu đề kiểm soát bộ nhớ đệm để kiểm soát thời gian nội dung được lưu vào bộ nhớ đệm trong trình duyệt. |
Lưu vào bộ nhớ đệm là một thành phần quan trọng trong chiến lược tối ưu hoá hiệu suất rộng hơn để đảm bảo ứng dụng của bạn có thể xử lý lưu lượng truy cập ngày càng tăng của người dùng cũng như nhu cầu về dữ liệu một cách hiệu quả.
Tỷ lệ đọc và ghi
Xem xét các yêu cầu về công suất và lượng dữ liệu cùng với khả năng tối ưu hoá khả năng lưu vào bộ nhớ đệm để xác định cách dung lượng lưu trữ dữ liệu của ứng dụng có thể mở rộng hơn nữa. Khi chọn hệ thống lưu trữ dữ liệu, bạn cần phải cân nhắc đến tác động của việc đọc và ghi. Một cách để liên tưởng đến điều này là xem xét loại thao tác mà ứng dụng của bạn hỗ trợ – và tối ưu hoá bộ nhớ dữ liệu cho những trường hợp sử dụng và kiểu sử dụng này. Ví dụ: một số hoạt động có thể hưởng lợi từ tỷ lệ bất đối xứng hoặc đối xứng.
Thang đo bất đối xứng
Trong một số trường hợp, các ứng dụng web dựa trên nội dung có thể gặp tình trạng đọc hoặc ghi không đối xứng. Điều này có nghĩa là số lượt đọc hoặc ghi có thể cao hơn đáng kể so với loại thao tác khác. Trong những trường hợp này, điều quan trọng là phải mở rộng cơ sở dữ liệu cho phù hợp. Hãy xem xét ứng dụng của bạn cũng như cách truy cập và ghi dữ liệu.
Các yếu tố có thể ảnh hưởng đến tính không đối xứng của hoạt động đọc hoặc ghi bao gồm:
- Loại ứng dụng. Một số ứng dụng có mức độ đọc cao hơn các ứng dụng khác.
- Hành vi của người dùng. Cách người dùng tương tác với ứng dụng cũng có thể ảnh hưởng đến tính bất đối xứng khi đọc hoặc ghi.
Chia tỷ lệ đối xứng
Điều chỉnh theo tỷ lệ đối xứng có nghĩa là bạn có thể điều chỉnh tỷ lệ cả hoạt động đọc và ghi theo tỷ lệ tuyến tính mà không gây nút thắt cổ chai khi ứng dụng phát triển. Có thể khó đạt được việc điều chỉnh tỷ lệ đối xứng cho các thao tác đọc và ghi trong ứng dụng web dựa trên nội dung, đặc biệt khi quản lý lượng dữ liệu lớn và lưu lượng truy cập của người dùng cao.
Các chiến lược để đạt được tỷ lệ đối xứng bao gồm:
| Chiến lược | |
|---|---|
| Cơ sở dữ liệu phân tán | Các cơ sở dữ liệu như Google Cloud Bigtable được xây dựng để phân phối dữ liệu trên nhiều nút và cung cấp khả năng mở rộng cho các thao tác đọc và ghi. |
| Phân vùng dữ liệu | Tính năng phân vùng dữ liệu đảm bảo rằng dữ liệu được phân phối đồng đều và mỗi phân vùng hoặc phân đoạn có thể xử lý cả thao tác đọc và ghi một cách độc lập. |
| Lưu các lớp vào bộ nhớ đệm | Triển khai các lớp lưu vào bộ nhớ đệm cho những tải công việc có sẵn. Lưu vào bộ nhớ đệm những dữ liệu thường xuyên truy cập để giảm tải cho cơ sở dữ liệu cho các thao tác đọc. |
| Xử lý không đồng bộ | Bạn có thể giảm tải các thao tác ghi tốn thời gian hoặc không khẩn cấp vào các quy trình trong nền hoặc hàng đợi bằng cách sử dụng quy trình xử lý không đồng bộ. Ứng dụng của bạn sẽ tiếp tục xử lý các lượt đọc mà không cần chờ quá trình ghi hoàn tất. |
Việc chuyển tỷ lệ đối xứng đòi hỏi một phương pháp toàn diện đối với toàn bộ ngăn xếp ứng dụng, từ giao diện người dùng đến phần phụ trợ và từ cơ sở dữ liệu đến các lớp lưu vào bộ nhớ đệm. Việc chuyển tỷ lệ đối xứng góp phần vào tính nhất quán về hiệu suất, việc sử dụng tài nguyên cân bằng, khả năng đáp ứng cao và khả năng mở rộng trên nhiều phương diện. Hãy nhớ điều chỉnh chiến lược mở rộng quy mô nếu cần và chuẩn bị sẵn sàng để giải quyết nút thắt cổ chai khi chúng phát sinh.