Как горизонтальное масштабирование (увеличение количества инстансов) влияет на архитектуру приложения?

Горизонтальное масштабирование кардинально влияет на архитектуру, особенно в распределённых системах. При проектировании нужно учитывать следующие аспекты:

1. Stateless vs Stateful Архитектура

   • Stateless (без состояния): Идеальный вариант для масштабирования. Любой инстанс может обработать любой запрос, так как состояние хранится во внешних системах (например, Redis для кэша/сессий, PostgreSQL/MongoDB для данных). Это упрощает добавление и удаление инстансов.
   • Stateful (с состоянием): Значительно сложнее. Требуется либо "прибивать" сессии пользователя к одному инстансу (sticky sessions), либо реплицировать состояние между всеми инстансами, что сложно и дорого.

2. Управление состоянием и координация Если общие ресурсы требуют синхронизации (например, выполнение уникальной задачи), необходимы распределённые блокировки. Для этого используют такие инструменты, как Redis (Redlock) или etcd.

   // Пример с redsync для распределенной блокировки
   mutex := redsync.New(pool).NewMutex("my-distributed-lock-key")
   if err := mutex.Lock(); err != nil {
       // Не удалось получить блокировку
       return
   }
   defer mutex.Unlock()
   // ... критическая секция ...

3. Обнаружение сервисов (Service Discovery) Инстансы должны как-то находить друг друга. Для этого используются:

   • DNS-based discovery
   • Специализированные инструменты: Consul, etcd
   • Встроенные механизмы оркестраторов, например, Kubernetes Services.

4. Балансировка нагрузки (Load Balancing) Требуется компонент, который будет распределять входящий трафик между инстансами (например, Nginx, HAProxy или облачные балансировщики).

5. Распределённые транзакции Поддержание ACID-транзакций между несколькими сервисами — сложная задача. Часто от них отказываются в пользу идемпотентности операций и компенсирующих транзакций, реализуемых через паттерны Saga или Two-Phase Commit (2PC).

6. Централизованное логирование и мониторинг Логи и метрики со всех инстансов необходимо собирать в одном месте. Популярные стеки:

   • Логи: ELK (Elasticsearch, Logstash, Kibana) или PLG (Promtail, Loki, Grafana).
   • Метрики: Prometheus + Grafana.