Évolutivité et scalabilité des architectures data

L’évolutivité est la capacité d’un système à gérer la croissance du volume et de la diversité des données ou des requêtes sans perdre en performance. Être en capacités de Scaler votre architecture data est devenu un enjeu crucial pour les entreprises d’autant plus que les données croient de manière exponentielle.

Le volume de données dans le monde devrait atteindre 181 zettabytes d’ici 2025 selon les projections de Statista. D’ailleurs 9 entreprises sur 10 affirment que les données sont essentielles à leur succès (Source Forrester). Pourtant, la plupart des entreprises, 73 % selon Gartner, reconnaissent que leurs architectures de données actuelles ne sont pas adaptées pour répondre aux exigences futures, mettant en lumière la nécessité de systèmes data plus évolutifs.

Nous vous proposons d’aborder les principes fondamentaux qui sous-tendent une architecture de données évolutive (et durable), des stratégies de partitionnement et de sharding à l’adoption de modèles de données flexibles et de solutions de stockage distribuées.

1.   Utilisation des services cloud

Cette explosion du volume de données pose un défi majeur aux entreprises, qui doivent trouver des moyens de stocker, traiter et analyser ces données de manière efficace et évolutive. Les infrastructures traditionnelles, basées sur des serveurs physiques, ne sont souvent pas adaptées. Ces infrastructures peuvent rapidement atteindre leurs limites en termes de capacité de stockage, de puissance de calcul et de bande passante. Elles sont d’ailleurs souvent difficiles à maintenir et à faire évoluer, ne serait que par le manque de ressources (compétences comme financières).

L’utilisation des services cloud s’impose comme une solution car l’un des principaux avantages est justement leur capacité de mise à l’échelle automatique, l’élasticité. Les ressources informatiques peuvent être augmentées ou diminuées en fonction des besoins, sans intervention manuelle. Cela vous permet de gérer notamment des pics de demande sans interruption de service et de payer uniquement pour les ressources utilisées réellement.

Comment bien choisir votre solution cloud ?

Selon nos experts chez Smartpoint, vous devez prendre en considération plusieurs facteurs.

Avez-vous besoin de scalabilité horizontale ou verticale ?

• Scalabilité horizontale (scale-out) : Lorsque vous êtes amené à gérer rapidement des pics de demandes, cela permet d’augmenter la capacité en ajoutant des instances supplémentaires. Particulièrement évolutive, elle est en revanche généralement plus coûteuse.
• Scalabilité verticale (scale-up) : Lorsque vos charges de travail sont prédictibles, cela vous permet d’augmenter la puissance d’une seule instance de calcul (CPU, mémoire) pour booster les performances sans ajouter d’instances supplémentaires. C’est une approche qui peut être moins coûteuse à court terme et moins complexe à gérer, mais elle est limitée par les capacités maximales du matériel utilisé.
• Modèle hybride : Cette méthode associe la scalabilité horizontale et verticale, offrant ainsi une flexibilité et une adaptabilité optimales. Vous pouvez par exemple ajouter des serveurs supplémentaires pour gérer l’augmentation des charges de travail (scale-out) tout en boostant la capacité de traitement des serveurs existants (scale-up) pour des performances accrues. Cette stratégie peut offrir le meilleur des deux mondes, permettant de répondre efficacement aux fluctuations imprévisibles de la demande tout en optimisant l’utilisation des ressources pour les charges de travail stables et prévisibles.

Quel modèle de cloud est le plus adapté à votre entreprise ?

• Cloud privé : Contrôle total, sécurité renforcée … mais moins flexible et plus coûteux.
• Cloud public : Flexibilité, évolutivité et moins cher … mais moins de contrôle et de sécurité.
• Cloud hybride : Combinez les avantages du public et du privé pour un équilibre entre flexibilité et sécurité.
• Multi-cloud : Utilisez plusieurs fournisseurs de cloud pour la redondance mais …. aussi éviter la dépendance.

Comment cadrer votre budget et maîtriser les coûts ? Smartpoint préconise l’adoption d’une approche FinOps pour le choix et la gestion de votre cloud, afin d’assurer une évolutivité optimale et une maîtrise des coûts. Cela vous permet de :

• Comprendre et maîtriser vos dépenses cloud en suivant une approche proactive de gestion des coûts.
• Identifier et éliminer les gaspillages en analysant vos modèles d’utilisation et en optimisant vos configurations.
• Choisir le bon cloud et les bons services en fonction de vos besoins spécifiques et de votre budget.
• Négocier des tarifs avantageux avec les fournisseurs de cloud.
• Mettre en place des processus d’approbation et de gouvernance pour garantir une utilisation responsable du cloud.

2.   Faites le choix d’une base de données distribuée

Les bases de données distribuées sont conçues pour stocker et gérer de grandes quantités de données sur plusieurs serveurs physiques ou virtuels. Elles peuvent être mises à l’échelle horizontalement en ajoutant de nouveaux serveurs au cluster, ce qui permet d’améliorer les performances et la disponibilité. Cette architecture permet de répartir les données et le traitement sur plusieurs machines ; et cela a de nombreux avantages.

L’échelonnabilité horizontale de cette architecture permet d’ajouter des serveurs au cluster afin d’augmenter la capacité de stockage et la puissance de calcul, sans avoir à remplacer le matériel existant. Cela vous permet d’ajouter des ressources au fur et à mesure de vos besoins sans interruption de service. Vous pouvez gérer des pics de demandes sans ralentissement ni risques de pannes système.

Quant à la haute disponibilité, elle est au cœur de la conception des systèmes distribués. Cela signifie qu’elles peuvent continuer à fonctionner même si un ou plusieurs serveurs du cluster tombent en panne, les autres membres du cluster prennent le relais pour assurer la continuité du service. Les données sont répliquées sur plusieurs serveurs, ce qui garantit qu’elles sont toujours accessibles, même en cas de panne. C’est un avantage majeur pour les entreprises qui ont besoin d’un accès continu à leurs données 24/7. Cela minime les risques de perte de données critiques.

Les bases de données distribuées offrent également plus de performances. Cela est dû au fait que les données et le traitement sont répartis sur plusieurs serveurs. Cela permet de paralléliser les requêtes, elles sont donc traitées plus rapidement. Elles permettent de gérer de gros volumes de données complexes, même en temps réel. L’expérience utilisateur est améliorée car les temps de réponse et les latentes sont réduits.

Enfin, les bases de données distribuées sont très flexibles. Elles peuvent être déployées sur site, dans le cloud ou les deux. Cela vous permet de choisir la solution qui répond le mieux à vos besoins. De plus, elles peuvent être personnalisées pour répondre aux besoins spécifiques.

Les différents types de bases de données distribuées 

Il existe différents types de bases de données distribuées, tels que les bases de données relationnelles distribuées (RDBMS distribués), les bases de données NoSQL et les bases de données en mémoire. Chaque type de base de données distribuée offre des avantages et des inconvénients différents, et il est important de choisir le type de base de données le plus adapté à vos besoins.

3.   Optez pour les microservices !

En architecture de données, l’adoption d’une approche basée sur les microservices s’impose comme une avancée majeure vers l’évolutivité et l’élasticité. Cette stratégie décompose les applications en services granulaires et autonomes, souvent centrés sur des fonctionnalités métier spécifiques, permettant une évolution et une mise à l’échelle plus souples et indépendantes.

Les microservices renforcent l’évolutivité en autorisant l’augmentation ou la réduction de la capacité de chaque composant de l’architecture de manière individuelle, en fonction de la demande. Un service particulièrement sollicité peut ainsi être modifié sans impacter les autres parties du système.

Prenons l’exemple d’une application de e-commerce confrontée à une augmentation du trafic client. Le service de gestion du panier d’achat peut évoluer séparément pour gérer la charge supplémentaire, sans affecter les autres services afférents.

En matière d’élasticité, les microservices permettent des mises à jour et des améliorations continues sans nécessiter le redéploiement de l’ensemble de l’application. Cette approche permet plus de réactivité aux évolutions marché ou aux exigences utilisateurs.

Un service de recommandation de produits peut, par exemple, être mis à jour avec de nouveaux algorithmes d’intelligence artificielle pour fournir des suggestions plus précises aux clients, sans perturber les services de facturation ou de logistique.

L’architecture microservices favorise également l’adoption de technologies et de pratiques innovantes telles que les conteneurs et l’orchestration avec des outils comme Kubernetes. Ces outils permettent de gérer le déploiement, la mise à l’échelle et la gestion des applications conteneurisées. Par conséquent, les microservices favorisent non seulement l’évolutivité et la flexibilité des opérations de données mais aussi encouragent une culture d’innovation continue et d’amélioration des performances.

4.   Quels autres facteurs à considérer pour améliorer l’évolutivité et scalabilité des architectures data ?

Les données structurées offrent plus de flexibilité. Pour garantir l’évolutivité de votre architecture data, penser la structuration de vos données est primordial. Vous devez organiser les données de manière à faciliter leur accès, leur analyse et leur gestion. Une architecture de données bien conçue permet un partitionnement adaptif des données et l’utilisation de stratégies de sharding efficaces.  Exploiter ces techniques pour diviser de grands ensembles de données en segments plus petits permet d’améliorer la gestion, les performances et la scalabilité. La réplication et la redondance des données assurent plus de tolérance aux pannes, et préservenr l’intégrité des données en cas de défaillance matérielle​.

L’automatisation et l’orchestration sont également des incontournables dans les infrastructures data modernes. Tirer parti des fonctionnalités d’auto-scaling de l’infrastructure cloud permet d’ajuster automatiquement les ressources en fonction de la charge de travail, garantissant ainsi des performances optimales et permet également de réduire les dépenses.

Par ailleurs, un suivi en temps réel est indispensable pour une gestion proactive de la performance des applications et services. Des outils de surveillance tels que ceux proposés par les fournisseurs de cloud ou des solutions tierces sont cruciaux pour prendre des décisions basées sur les données et garantir l’efficacité de votre infrastructure.​

Les avancées proposées par les outils d’analyse prédictive et de machine learning sont devenus également indispensables pour anticiper les tendances et besoins à venir. Ces technologies permettent une adaptation proactive de l’architecture des données.

Enfin, une architecture évolutive réouvre le débat entre les bases de données relationnelles et NoSQL. Nous vous conseillons les bases de données NoSQL pour leur flexibilité dans la gestion de données non structurées ou semi-structurées et leur capacité à évoluer horizontalement. Les bases de données NewSQL sont un compromis intéressant entre les avantages de scalabilité de NoSQL et les propriétés ACID des bases de données relationnelles.

Pour conclure, les meilleures pratiques pour une architecture data évolutive

• Planifier l’évolutivité dès le départ dès le début de la conception de votre architecture de données. Cela permet de choisir les technologies et les solutions qui répondront aux mieux à vos besoins à venir.
• Surveiller les performances de votre architecture data afin d’identifier les goulots d’étranglement potentiels. Cela permet de prendre des mesures proactives pour améliorer l’évolutivité.
• Tester l’évolutivité afin de s’assurer qu’elle peut gérer une montée en charge du volume de données ou des requêtes.
• Utiliser des outils d’automatisation 
• Mettre à jour régulièrement les technologies afin de profiter des dernières innovations en matière d’évolutivité.

Vous vous demandez si votre architecture de données est prête pour l’avenir ? Contactez l’équipe de Smartpoint dès aujourd’hui pour une évaluation gratuite et découvrez comment nous pouvons vous aider à optimiser votre infrastructure pour plus d’évolutivité et d’élasticité.

Pour aller plus loin :

• Data Architecture for Scalability and Elasticity – Microsoft : https://learn.microsoft.com/en-us/azure/architecture/patterns/

• Best Practices for Architecting Scalable Data Architectures – Google Cloud Platform : https://cloud.google.com/blog/topics/solutions-how-tos/best-practices-for-architecting-google-cloud-workloads
• Building Scalable and Elastic Data Architectures with Microservices – Red Hat : https://www.redhat.com/en/topics/microservices
• Livre « Scalable Data Architecture: Designing for Growth, Performance, and Efficiency » par Ben Piper