¿Está interesado en cómo escalar su aplicación Java EE?
Has venido al lugar correcto.
Crear una aplicación de software nueva e innovadora que mejore la vida de las personas no solo ayuda a crear una sociedad mejor, sino que también enriquece a la empresa que la crea. Aquí hay algunos estudios de casos asombrosos de compañías que contrató a DevTeam.Space para construir sus productos de software:
Contenido
¿Por qué Java EE?
Tipos de escalado: ¿cuál elegir?
Cómo escalar horizontalmente una aplicación Java EE
Mis pensamientos finales
¿Por qué Java EE?
Java EE, anteriormente denominada J2EE, es la edición empresarial de la plataforma del lenguaje de programación Java. Se basa en la plataforma Java SE y es un excelente entorno de tiempo de ejecución para el desarrollo de aplicaciones a gran escala.
Es muy querido porque ofrece características importantes como la escalabilidad, además de ser una excelente plataforma para crear aplicaciones empresariales confiables.
Detrás de la plataforma hay un conjunto de normas definido por Oracle. Esto hace que el proceso de desarrollo de aplicaciones sea fácil y eficiente. Dispone de librerías para acceso a bases de datos, servicios Web, soporte Html y XML, etc.
La aplicación JEE tiene muchas funciones para facilitar el desarrollo, como asistentes para crear aplicaciones que usan inyección de dependencia y contextoanotaciones de Java en lugar de descriptor de implementación XML, servicio de autenticaciónetc.
Java EE puede lograr la simplicidad al estandarizar y automatizar muchos aspectos del desarrollo de aplicaciones a través de las API.
Por ejemplo, viene con la API de transacciones de Java (JTA) para administrar el ciclo de vida de las transacciones y la persistencia de los objetos, la API de Java Message Service (JMS), la fuente de datos jdbc para JavaDB, la API de criterios de JPA para consultas, la API de persistencia de Java para la persistencia en aplicaciones web, etc.
Las especificaciones de Java EE 6 incluyen la arquitectura Enterprise JavaBean (EJB). Permite a los desarrolladores de Java EE desarrollar sesiones para entidades sin crear un módulo separado para la lógica empresarial, como se requiere en Java EE 5 anterior.
La plataforma Java EE viene con muchas mejoras para satisfacer las demandas modernas de desarrollo de Java EE en forma de solicitud de servicio Java (JSR). En el último Java EE 8 que se basa en Java EE 7, algunos de los Las mejoras en las tecnologías Java EE incluyen,
- API Java Servlet 4.0 con soporte HTTP/2
- Compatibilidad con JSON mejorada
- Soporte de eventos del lado del cliente y del servidor
- API para servicios web RESTful (JAX-RS)
Debido a esta estandarización, se vuelve más fácil seguir buenas prácticas de desarrollo que hacen que las aplicaciones escalables sean más confiables.
Normalmente, los desarrolladores de software utilizan Eclipse o IDE de Netbeans, kit de desarrollo Java y servidor Glassfish de código abierto para crear aplicaciones Java EE. Netbeans tiene soporte incorporado para la implementación de aplicaciones JSF (javaserver face) y JSP (javaserver pages), etc.
Lea este tutorial para Introducción a las aplicaciones Java EE.
Con más y más empresas que utilizan Java EE como plataforma para diseñar y ejecutar aplicaciones cada vez más complejas, la escalabilidad se ha convertido en un tema extremadamente importante para los desarrolladores de Java.
¿Qué entendemos por escalabilidad?
Escalar, si bien se considera sinónimo de rendimiento, en realidad se refiere a la capacidad de un sistema para expandir la cantidad de recursos disponibles para adaptarse a un aumento de la demanda.
A comparar los dos términosel rendimiento es la medida de qué tan rápido un sistema puede responder a las solicitudes que recibe, mientras que la escalabilidad se refiere a la cantidad de solicitudes que un sistema puede manejar simultáneamente.
Si, por ejemplo, un sistema tiene un nivel de rendimiento muy bueno pero no puede manejar más de 100 solicitudes a la vez, limitaría la utilidad de la aplicación que se ejecuta en él.
Imagínese el efecto sobre la usabilidad de una aplicación como Uber, si no fuera capaz de escalar excesivamente.
“Después de todo, si Uber no funciona, la gente se queda varada, y eso fue muy, muy interesante para mí”. – Sistemas escalables y carreras escalables: una conversación con Sumbry de Uber
Con el potencial de 3 mil millones de personas para acceder a aplicaciones y sitios web, estos programas deben poder escalar de manera efectiva.
Escalar cualquier aplicación, por simple o compleja que sea, puede ser una pesadilla. Cuando no se hace correctamente, puede dar lugar a correcciones y parches inadecuados que, en realidad, tienen un impacto negativo en el rendimiento del sistema.
Escalar una aplicación Java EE debe ser un proceso bien planificado que tenga en cuenta una gran cantidad de problemas diferentes. Para darle una idea de lo que implica el escalado, primero analizaré más a fondo los diferentes tipos de escalado.
Tipos de escalado: ¿cuál elegir?
Hay dos tipos de escalado que se pueden incorporar a su aplicación.
Ampliar
Escalar verticalmente (también llamado escalar hacia arriba) se refiere a agregar recursos físicos a la red. Esto puede ser en forma de aumento de la cantidad de CPU, memoria o asignación de recursos.
Este tipo de escalado se puede utilizar para mejorar la virtualización en un servidor web y proporcionar más recursos a los sistemas operativos virtuales instalados en una máquina virtual.
Aunque la ampliación es una buena opción cuando el número de usuarios aún es relativamente pequeño, para aplicaciones más grandes, la ampliación resulta mucho más costosa.
Los principales recursos que se pueden agregar a un servidor para escalar son la memoria y la potencia de procesamiento, es decir, la CPU.
Para aquellas empresas que buscan agregar escalabilidad a las aplicaciones a pequeña escala, detallaré brevemente las ventajas y desventajas de agregar estos dos recursos para escalar su aplicación.
Adición de memoria
Tener suficiente memoria es de suma importancia al escalar cualquier red.
Es particularmente importante para aplicaciones intensivas de E/S y bases de datos donde, en lugar de consultar la base de datos, una y otra vez, algo que es una tarea que requiere mucho tiempo, la información vital puede almacenarse en caché en la memoria para que esté disponible a pedido.
Como resultado, ampliar la memoria tiene un gran efecto en el rendimiento del sistema.
Java incorpora Recolección de basura, que recicla automáticamente la memoria asignada dinámicamente de los objetos que ya no están en uso. Esto libera memoria que las aplicaciones pueden usar para aumentar su rendimiento.
Sin embargo, mientras el recolector de elementos no utilizados funciona, la mayoría de los subprocesos se ponen en espera. Esto puede provocar retrasos críticos en aplicaciones en tiempo real como IoT.
En escenarios como este, cuando es necesario que haya intervalos más grandes entre la recolección de elementos no utilizados consecutivos, una memoria más grande ayuda al sistema al retrasar la necesidad de que la recolección de elementos no utilizados libere memoria en primer lugar.
Adición de CPU
La mayoría de las aplicaciones web están diseñadas sobre la base de una arquitectura de servidor de solicitud y respuesta simple. El usuario envía una solicitud y los datos se obtienen de la base de datos y se transmiten al usuario en un formato específico.
En términos generales, estas aplicaciones no están centradas en la CPU, lo que significa que no necesitan CPU más grandes y potentes para permitir la escalabilidad.
Ampliar las CPU para tales aplicaciones conduce a una pérdida de recursos porque la CPU solo utiliza un pequeño porcentaje de su potencia de procesamiento total.
La ampliación también tiene una ligera desventaja en lo que respecta a la disponibilidad del sistema. La disponibilidad se refiere a la cantidad de tiempo que la aplicación está funcionando, de lo contrario conocido como tiempo de actividad. Si todos los recursos se gastan en un solo servidor, cualquier problema con el servidor hará que su aplicación se desconecte para algunos, si no para todos, los usuarios.
Si no existe un sistema de respaldo, esto puede generar pérdidas, tanto monetarias como en forma de pérdida de usuarios.
La ampliación se utiliza principalmente en escenarios específicos en los que se considera que es la mejor solución.
Escalamiento horizontal
El escalado horizontal (también llamado escalado horizontal) es el proceso de agregar más nodos al sistema.
Un ejemplo de esta estrategia se puede ver con las principales empresas tecnológicas como Facebook y Google. Estas empresas agregan más y más servidores en todo el mundo para atender a un número cada vez mayor de solicitudes de usuarios.
Tales ejemplos muestran el enorme valor de llamar. Sin tal enfoque, las empresas se verían obligadas a comprar supercomputadoras masivas que no serían prácticas debido al enorme costo.
Ventajas del escalado horizontal
El escalamiento horizontal brinda a su aplicación Java EE un mejor nivel de disponibilidad del sistema que el escalamiento vertical.
Si hay varios servidores que atienden solicitudes al mismo tiempo, en caso de que un servidor falle, habrá otros servidores que puedan soportar la carga de trabajo mientras se repara el servidor bloqueado.
Esto ayuda a mantener contentos a los usuarios porque, aunque se ejecuta más lentamente, la aplicación nunca se desconecta.
El escalamiento horizontal también tiene una serie de ventajas estratégicas cuando se trata del rendimiento de las aplicaciones. Con Facebook, por ejemplo, la capacidad de almacenar datos en centros de datos locales ayuda a mantener altos los niveles de rendimiento. Y esto no es poca cosa.
como esto destacados del artículo, “En Facebook, tenemos desafíos de escalabilidad de almacenamiento únicos en lo que respecta a nuestro almacén de datos. Nuestro almacén almacena más de 300 PB de datos de Hive, con una tasa diaria entrante de alrededor de 600 TB. En el último año, el almacén ha experimentado un crecimiento de 3 veces en la cantidad de datos almacenados”.
Cómo escalar horizontalmente la aplicación Java EE
El escalado horizontal generalmente se realiza con la ayuda de un equilibrador de carga. Recibe todas las solicitudes entrantes y luego las enruta a diferentes servidores según la disponibilidad.
Esto garantiza que ningún servidor único se convierta en el punto de todo el tráfico y, por lo tanto, la carga de trabajo se distribuya de manera uniforme.
Si un servidor del clúster falla, el equilibrador de carga enruta las solicitudes entrantes a otros servidores del clúster. Los balanceadores de carga también facilitan mucho el escalado horizontal de su aplicación Java EE.
Si desea agregar otro servidor al clúster, el balanceador de carga puede comenzar a dirigir el tráfico al servidor de inmediato. Esto ahorra un tiempo valioso que, de lo contrario, se utiliza en configuraciones complicadas de los servidores.
Trampas de usar un balanceador de carga
Algunas aplicaciones usan estados para almacenar información de sesión para el cliente. Estos estados, como los objetos de sesión HTTP, almacenan la información del usuario, como la información del carrito de compras, y deben estar presentes en el servidor para que se ejecuten las solicitudes.
Con una arquitectura de equilibrio de carga simple, el equilibrador de carga puede redirigir las solicitudes consiguientes a diferentes servidores en función de la disponibilidad. El nuevo servidor no tendrá los estados de sesión y la solicitud del usuario no podrá procesarse.
Cada vez que un usuario accede a la aplicación, puede ser dirigido a un servidor diferente. Esto significa que el usuario tendrá que volver a enviar todos sus datos anteriores al nuevo servidor, algo que ralentiza el rendimiento de la red.
Para contrarrestar este problema, Sesiones pegajosas puede ser usado. Las sesiones pegajosas se implementan en el balanceador de carga para garantizar que las solicitudes posteriores de un cliente vayan al mismo servidor cada vez. Esto también se conoce como afinidad de servidor.
Esto ayuda a resolver el problema mencionado pero, sin embargo, da lugar a otro problema.
Si el servidor que creó la sesión para el cliente falla, la siguiente solicitud se reenviará a otro servidor en el clúster que no tendrá la información de estado. Esta eventualidad nos lleva de vuelta al punto de partida.
Para contrarrestar este problema, pasamos de un servidor único y nos enfocamos en crear redes de servidores integradas.
Si todos los datos sobre los estados se almacenaron en una sola base de datos que se almacenó de una manera que la hizo accesible para múltiples sistemas de servidores.
En caso de que algún servidor se desconecte, los datos de estado seguirán siendo accesibles para el próximo servidor que responda a las solicitudes del cliente.
Sin embargo, el inconveniente de un sistema de este tipo es que el acceso a la base de datos puede ser un proceso que consume mucho tiempo y puede disminuir el rendimiento del sistema.
Soluciones como Coherencia de Oracle proporcionar una solución distribuida en memoria para servidores de aplicaciones en clúster. Esto proporciona un servicio de mensajería rápida entre servidores que pueden intercambiar datos críticos como los estados del usuario.
Por ahora, esta es la mejor solución para tener los estados de usuario presentes en todos los servidores simultáneamente. No hay necesidad de costosas operaciones de base de datos y los datos se transfieren de manera confiable a todos los servidores de una aplicación.
Reflexiones finales sobre cómo escalar una aplicación Java EE
La plataforma Java, edición empresarial, es única en su arquitectura, al igual que las aplicaciones diseñadas y construidas sobre ella.
Aunque pueden usar las mismas API y bibliotecas estándar, se pueden diseñar dos aplicaciones separadas con la misma funcionalidad con diferentes prioridades en mente.
Esto crea problemas cuando se utiliza una sola estrategia para escalar dos aplicaciones Java EE diferentes.
La ampliación mediante la adición de más servidores suele ser una buena manera de escalar la aplicación para hacer frente a una carga mayor. Pero como he comentado, la forma de hacer esto también depende del tipo de aplicación que se necesita escalar.
Comprender la arquitectura de su aplicación y los diferentes tipos de escalado, incluidas las fortalezas y debilidades de cada enfoque, asegurará que escala su aplicación Java EE con éxito.
Si está buscando subcontratar a desarrolladores de software con experiencia en escalar aplicaciones Java EE, comuníquese con DevTeam.Space a través de este formulario.
Uno de sus gerentes técnicos expertos se comunicará con usted para discutir los requisitos de escalado de su aplicación en detalle y para conectarlo con los ingenieros de software adecuados.
Preguntas frecuentes sobre el escalado de aplicaciones Java EE
Siempre que tenga la experiencia relevante, es relativamente sencillo escalar una aplicación utilizando el enfoque de escalado adecuado.
Deberá hacer una revisión de su aplicación para asegurarse de que no haya problemas para escalarla. En términos generales, deberá concentrarse más en actualizar su infraestructura que en actualizar el código de su aplicación.
Java SE es una especificación Java normal con bibliotecas de clases, máquinas virtuales, codificación de implementación, etc. Java EE tiene más estructura con capas separadas de cliente, negocio y empresa. Las aplicaciones que requieren gran escalabilidad y computación distribuida utilizan Java EE.
Algunos artículos interesantes en nuestro blog
Cómo realizar una evaluación de riesgos de software
Cómo construir una plataforma de IA para la industria de seguros como Pypestream
Desarrollo de aplicaciones de pago: cómo crear una aplicación como Venmo