No contexto do crescimento exponencial das soluções SaaS (Software as a Service), a compreensão dos diferentes níveis de maturidade em arquiteturas multitenant e do impacto que estes têm no consumo de infraestrutura é essencial para qualquer arquiteto de software ou líder técnico. Neste artigo, exploramos os quatro principais níveis de maturidade SaaS, destacando suas características e os desafios associados ao crescimento da infraestrutura.

Nível 1: Single Tenant

No Nível 1, cada cliente (ou "locatário") possui sua própria instância do software, sem qualquer compartilhamento de infraestrutura, código ou banco de dados. Essa abordagem permite um elevado nível de personalização, uma vez que cada instância pode ser ajustada para atender às necessidades específicas de cada cliente, incluindo particularidades de infraestrutura, configurações de banco de dados e até variações no código.

Contudo, o custo de escalabilidade e manutenção de um sistema Single Tenant é elevado. Cada novo cliente requer a criação de nova instância, aumentando a complexidade de gestão, os custos de infraestrutura e de suporte. Esse modelo implica em uma escalabilidade que é quase linear, o que significa que, para cada novo cliente, há um aumento proporcional na quantidade de recursos necessários, sejam eles computacionais, de armazenamento ou de rede. Portanto, embora esse modelo favoreça uma abordagem dedicada e altamente customizável, ele se torna rapidamente inviável à medida que o número de clientes cresce. Gerenciar múltiplas instâncias significa também que cada ambiente precisa ser configurado, monitorado e atualizado individualmente, o que aumenta o risco de erros operacionais e demanda um esforço de manutenção considerável, tornando o crescimento exponencial cada vez mais difícil de sustentar.

Além disso, esse nível de arquitetura muitas vezes resulta em baixa eficiência no uso dos recursos. Como cada cliente possui uma infraestrutura dedicada, é comum que existam períodos em que a capacidade computacional esteja subutilizada, já que os picos de demanda variam entre os clientes. Essa ineficiência de uso dos recursos impacta diretamente os custos operacionais, pois há uma necessidade constante de provisionar capacidade adicional que muitas vezes permanece ociosa. Embora esse modelo permita atender clientes com requisitos altamente personalizados e sensíveis à segurança e ao isolamento de dados, sua capacidade de escalar economicamente é limitada.

Nível 2: Multi-Tenant com base de código unificada

No Nível 2, o modelo evolui para um cenário em que o software ainda possui uma instância para cada cliente, mas com uma base de código unificada. Isso significa que o código é o mesmo para todos os clientes, facilitando o desenvolvimento e a manutenção, embora a infraestrutura ainda seja separada para cada locatário.

Nessa abordagem, a diferenciação entre os locatários ocorre no próprio código, que inclui mecanismos para reconhecer cada cliente e aplicar regras de configuração específicas. Essa padronização facilita as atualizações e melhorias no software, pois há uma única base de código. No entanto, os custos de infraestrutura ainda são consideráveis, pois cada cliente mantém uma instância própria de infraestrutura e banco de dados. Além disso, esse nível de maturidade introduz uma certa complexidade na lógica de negócio, já que o software precisa reconhecer diferentes locatários e aplicar customizações específicas em tempo de execução, sem comprometer a estabilidade da solução.

Uma das grandes vantagens desse modelo é a simplificação do processo de manutenção. Atualizações e novas funcionalidades podem ser desenvolvidas e implantadas em um único repositório de código, reduzindo a quantidade de esforço necessário para manter múltiplas versões do software. Porém, apesar da unificação do código, a segregação física da infraestrutura para cada cliente ainda impõe um limite prático para a escalabilidade. A vantagem em termos de desenvolvimento contrasta com a contínua necessidade de provisionar e gerenciar infraestrutura dedicada para cada cliente, o que significa que os custos operacionais não diminuem de forma significativa em relação ao Nível 1.

A segurança e o isolamento de dados permanecem altos, uma vez que cada cliente tem sua própria instância de banco de dados. No entanto, o custo de manutenção da infraestrutura, a necessidade de provisionamento específico e a dificuldade de escalar horizontalmente a solução ainda são barreiras que limitam o crescimento eficiente e a otimização do uso de recursos.

Nível 3: Multi-Tenant - eficiente e configurável

No Nível 3, ocorre uma transição para um modelo verdadeiramente compartilhado. Nesse estágio, diferentes locatários compartilham as mesmas instâncias do software, infraestrutura e banco de dados. Essa abordagem maximiza a eficiência dos recursos e reduz significativamente os custos de infraestrutura, uma vez que os clientes utilizam as mesmas bases físicas e lógicas.

O compartilhamento de recursos entre locatários requer um design mais robusto em termos de segurança e isolamento lógico dos dados, garantindo que as informações de cada cliente estejam adequadamente protegidas. Isso significa que as tabelas de banco de dados geralmente incluem chaves que identificam a qual locatário os dados pertencem, e todas as operações de leitura e escrita precisam ser cuidadosamente controladas para garantir a integridade dos dados. Além disso, o sistema precisa ser altamente configurável, oferecendo uma flexibilidade que permita ajustar aspectos específicos para cada cliente, tais como regras de negócios, layout da interface do usuário e opções de integração, sem comprometer a performance.

Outro desafio nesse nível de maturidade é o gerenciamento de concorrência e desempenho. À medida que mais locatários são adicionados, a carga sobre a infraestrutura aumenta, exigindo mecanismos eficientes de escalabilidade horizontal, como o uso de clusters e balanceamento de carga. Além disso, a implementação de políticas de limitação de recursos (rate limiting) e isolamento de performance entre locatários é fundamental para garantir que o uso intensivo de um locatário não afete negativamente os demais.

Nível 4: Escalável, multi-tenant, eficiente e configurável

No nível mais avançado de maturidade SaaS, o software é concebido para ser escalável e atender múltiplos locatários de maneira eficiente e flexível. Nesse modelo, múltiplos clientes são atendidos por um conjunto de instâncias idênticas, com balanceamento de carga, garantindo disponibilidade e desempenho adequados.

Os locatários podem estar em instâncias compartilhadas ou dedicadas, dependendo das necessidades específicas e do nível de serviço acordado. Esse modelo é altamente flexível, permitindo que diferentes clientes coexistam em um ambiente compartilhado, ao mesmo tempo em que possibilita a utilização de instâncias dedicadas para aqueles que necessitam de maior isolamento ou performance. O foco aqui é na escalabilidade, eficiência no uso da infraestrutura e flexibilidade para configurar soluções específicas, dependendo do perfil do cliente.

Além disso, o nível 4 de maturidade SaaS adota uma abordagem em que a infraestrutura é altamente automatizada, utilizando tecnologias como contêineres e orquestração com Kubernetes para gerenciar e escalar as instâncias de maneira dinâmica e eficiente. A infraestrutura se adapta automaticamente às mudanças na demanda, o que permite uma utilização muito mais otimizada dos recursos, evitando ociosidade e minimizando custos.

O balanceamento de carga é um elemento crítico para garantir que o desempenho seja mantido mesmo em face de variações significativas no uso dos recursos. Assim, ao invés de manter uma quantidade fixa de servidores ou instâncias, a infraestrutura pode ser escalada automaticamente conforme a demanda, garantindo uma melhor relação custo-benefício. Além disso, práticas de observabilidade, como monitoramento detalhado e rastreamento distribuído, são fundamentais para identificar gargalos de performance e otimizar continuamente o ambiente de execução.

Neste nível de maturidade, a segurança também precisa ser tratada de forma mais abrangente. O uso de estratégias como criptografia em trânsito e em repouso, políticas de controle de acesso granular, além de técnicas avançadas de isolamento de dados e segmentação de rede, são fundamentais para assegurar que o compartilhamento de recursos não comprometa a privacidade ou a integridade dos dados de cada locatário.

Como lidar com o crescimento da infraestrutura?

À medida que a maturidade da solução SaaS evolui, os desafios relacionados ao crescimento do consumo de infraestrutura também se transformam. No início, com um modelo Single Tenant, a principal preocupação é o custo de expansão linear: cada novo cliente requer novas instâncias e, portanto, novos recursos, o que representa não apenas custo de infraestrutura, mas também custo operacional para criar e manter esses novos ativos. Já nos Níveis 3 e 4, o desafio passa a ser manter o desempenho e garantir o isolamento adequado em ambientes compartilhados e isolados.

Para enfrentar esses desafios, estratégias como o uso de contêineres e orquestração (como Kubernetes) são essenciais para permitir que a infraestrutura seja escalada de maneira mais flexível e eficiente. Além disso, a automação do provisionamento e monitoramento é fundamental para assegurar que as instâncias possam ser gerenciadas e otimizadas de acordo com a demanda. A automação também permite a implementação de políticas de auto-remediação, que podem mitigar problemas automaticamente antes que eles afetem o desempenho dos clientes, garantindo um nível de serviço consistente e de alta qualidade.

Outro aspecto importante para lidar com o crescimento da infraestrutura é a implementação de um plano robusto de gerenciamento de capacidade, que leve em consideração as tendências de uso, o comportamento dos clientes e as previsões de crescimento. Isso permite uma alocação proativa dos recursos, evitando problemas de subprovisionamento ou sobrecarga que possam comprometer a experiência do usuário. Além disso, a adoção de práticas de otimização contínua, como o ajuste fino de parâmetros de banco de dados e o uso de algoritmos de compressão de dados, pode resultar em economias substanciais e melhor aproveitamento da infraestrutura disponível.

Conclusão

Em suma, os níveis de maturidade SaaS refletem a evolução de uma abordagem isolada e dedicada para uma arquitetura altamente eficiente e escalável. A escolha do modelo adequado depende das necessidades dos clientes, dos requisitos de segurança e da estratégia de crescimento da empresa. Com a evolução da maturidade, a eficiência no uso da infraestrutura aumenta, mas também exige uma capacidade mais robusta de gerenciamento e automação. Essa jornada envolve não apenas aspectos tecnológicos, mas também mudanças significativas na cultura organizacional e nas práticas de desenvolvimento, promovendo uma mentalidade de eficiência operacional e foco na experiência do cliente.