Skalieren von Serverinfrastrukturen

Skalieren von Servern und Netzwerke

Was leitet die Skalierbarkeit?

Unter dem Begriff Skalierbarkeit versteht man die Fähigkeit des hauseigenen Systems, seine Ressourcen der Nachfrage anzupassen. Das Skalieren muss flexibel passieren, ohne dass die Verfügbarkeit reduziert werden muss. Bei Handynetzen reagieren die Betreiber mit der Inbetriebnahme von immer schnelleren Netzen, wie 5G. Dort treffen hohe Geschwindigkeit und beständige Verfügbarkeit aufeinander. Unbegrenztes Datenvolumen treibt die Entwicklung voran. Kein Wunder also, dass Nutzer diese Leistung auch von anderen Anwendungen im Netz erwarten.

Welche Techniken helfen beim Skalieren?

Folgende Maßnahmen führen zur Optimierung der Skalierbarkeit:

Diese Entwicklungen fordern die technischen Ansprechpartner stetig heraus. Sie mussten und müssen innerhalb kürzester Zeit sicherstellen, dass auch zu Stoßzeiten Nutzer reibungslos die angebotenen Anwendungen, nutzen können. Wer seinen Kunden nicht jederzeit eine skalierbare Infrastruktur zur Verfügung stellt, riskiert Überlastungen der Server und Ausfallzeiten.

Cloud-Computing

Cloud-Plattformen ermöglichen es, die Serverkapazitäten dynamisch skalieren. Autoscaling ermöglicht die Anpassung der Ressourcen auf vordefinierte Parameter. Dazu zählen etwa die Auslastung der CPU oder der Netzwerkverkehr. Wer Cloud-Plattformen wie AWS von Amazon, Google Clouds oder Microsoft Azure nutzt, hat sie es einfach, auf Nachfrageänderungen zu reagieren.

Containerisierung und Orchestrierung

Tools wie Docker ermöglichen es, Anwendungen in portablen Containern zu verpacken. Diese sind leichtgewichtig und können in unterschiedlichen Umgebungen laufen. Anwendungen wie Kubernetes von Google können diese Container automatisch verwalten und skalieren. Mit Funktionen wie einer Lastenverteilung treten dann keinerlei Probleme auf.

Microservices-Architektur

Mit einer Modularisierung können Anwendungen in kleinere und unabhängige Dienste aufgeteilt werden, das erleichtert in Folge die Skalierung der gewünschten Komponenten, je nach Bedarf. Das hat den Vorteil, dass jeder Microservice unabhängig von anderen skaliert werden kann. So erreicht man eine fein abgestimmte Nutzung seiner Ressourcen.

Lastverteilung

Ein Load Balancer sorgt für die Verteilung des eingehenden Datenverkehrs auf verschiedene Server. Das verteilt die Datenlast gleichmäßig und optimiert die Systemleistung. Damit können Unternehmen ihre Verfügbarkeit sicherstellen und eine Überlastung verhindern. Mit einem Global Traffic Management lässt sich der Datenverkehr auf Basis dessen geografischen Standorts an den jeweils nächstgelegenen Server weiterleiten.

Datenbank-Skalierung

Doch auch bei der Datenbank selbst sollte jeder Plattformbetreiber ansetzen. Dazu reicht es, das sogenannte Sharding einzusetzen. Damit wird eine große Datenbank in kleinere und einfach zu verwaltende Stücke aufgeteilt. Diese können unabhängig voneinander gehostet und auch verwaltet werden. Mit der Replikation erstellt man hingegen Kopien, um die Lese- und Schreibanforderungen auf mehreren Servern zu verteilen. Damit steigen die Performance und die Verfügbarkeit für die Nutzer.

Neue Herausforderungen

Doch all diese Möglichkeiten und Tools führen auch zu Herausforderungen. Je komplexer die skalierbare Serverinfrastruktur wird, desto höher werden die Anforderungen hinsichtlich der Konsistenz, Komplexität und der Handhabung möglicher Ausfälle. Um diese Themen in geordnete Bahnen zu lenken, empfehlen sich folgende Maßnahmen:

  • Mit der Implementierung von Überwachungs- und Logging-Lösungen werden Probleme in Echtzeit erkannt, die Reaktionszeit verkürzt sich damit auf ein Minimum. Automatisierung verhindert menschliche Fehler und steigert die Effizienz des Systems. Dabei geht es vor allem um die Konfiguration und Skalierung.
  • Robuste Sicherheitsprotokolle schützen Systeme und Daten vor Cyberangriffen. Redundanz und eine realistische Fehlertoleranz minimieren die Ausfallzeiten und erhöhen gleichzeitig die Zuverlässigkeit.

Mit all diesen Maßnahmen können Unternehmen dafür sorgen, dass ihre Angebote schnell, sicher und geschützt im Netz agieren. Immerhin ist eine skalierbare Serverinfrastruktur inzwischen das Rückgrat erfolgreicher Plattformen geworden. Zahlreiche moderne Technologien stellen sicher, dass die Server auch dem größten Ansturm der Nutzer standhalten und weiterhin wie gewohnt arbeiten.

Diese muss nicht nur eine hohe Verfügbarkeit, sondern auch geringe Latenzzeiten gewährleisten. Schließlich gilt es dabei, plötzlich auftretende Spitzen im Datenverkehr abzufangen und zu bewältigen.

Für welche Plattformen ist das Skalieren unverzichtbar?

Anwendungsfälle im Finanzhandel:

  • Der Hochfrequenzhandel (HFT) erfordert extrem niedrige Latenzzeiten, da Millisekunden den Unterschied zwischen Gewinn und Verlust ausmachen können. Die Skalierung der Serverinfrastruktur muss hier in Echtzeit erfolgen, um plötzliche Lastspitzen bei Marktöffnungen oder -schließungen zu bewältigen.
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  • Börsenplattformen müssen auch in der Lage sein, große Mengen an Transaktionen schnell und zuverlässig zu verarbeiten, insbesondere in Zeiten hoher Volatilität.

Die Branche Online-Gaming:

  • Massively Multiplayer Online Games (MMOs) wie „World of Warcraft“ oder „Fortnite“ haben Tausende von Spielern, die gleichzeitig interagieren. Hier ist eine schnelle und effiziente Skalierung entscheidend, um Verzögerungen (Latenzen) zu minimieren und eine flüssige Spielerfahrung zu gewährleisten. Selbst geringe Verzögerungen können das Spielerlebnis erheblich beeinträchtigen und zu Spielerfrustration führen.
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  • Das Kartenspiel Poker hat in den letzten beiden Jahrzehnten einen unglaublichen Aufstieg hinter sich gebracht. Verantwortlich dafür war Online-Poker, mit dem das Spiel rund um die Uhr weltweit verfügbar wurde. Gleichzeitig sorgten zahllose TV-Übertragungen von Live-Turnieren oder Cash-Games für großes Interesse beim Publikum und förderten so den Zustrom zu den Plattformen. Die Zeiten, in denen Spieler auf die technische Infrastruktur einer Online-Poker-Plattform zugreifen, können je nach Zeit stark schwanken. Wer seinen Kunden beim Poker nicht jederzeit eine skalierbare Infrastruktur zur Verfügung stellt, riskiert eine wenig befriedigenden Spielerfahrung.

Umfangreiche Streaming-Angebote:

  • Video-Streaming-Plattformen wie Netflix, YouTube oder Twitch müssen in der Lage sein, Inhalte an Millionen von Benutzern weltweit in Echtzeit zu liefern. Eine skalierbare Serverinfrastruktur ist notwendig, um die Nachfrage nach hochauflösenden Videos und Livestreams zu bewältigen, insbesondere bei großen Events oder neuen Veröffentlichungen.
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  • Live-Streaming erfordert zusätzliche Kapazitäten, um Verzögerungen zu minimieren und eine gleichbleibend hohe Qualität für alle Zuschauer sicherzustellen, unabhängig von deren Standort.

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