本文來(lái)自數(shù)據(jù)中心運(yùn)維管理，編譯/陶然。
導(dǎo)讀：如今數(shù)據(jù)量越來(lái)越大，數(shù)據(jù)中心需求也會(huì)越來(lái)越高，當(dāng)數(shù)據(jù)中心需要擴(kuò)容時(shí)，那么問(wèn)題來(lái)了，我們需要可伸縮的數(shù)據(jù)中心資源，那數(shù)據(jù)中心應(yīng)該是縱向擴(kuò)展好？還是橫向擴(kuò)展好呢？如何兼顧成本，效率，性能等多方因素呢？本文我們針對(duì)這些問(wèn)題，嘗試解答，內(nèi)容包括如什么是縱向擴(kuò)展，什么是橫向擴(kuò)展，縱向擴(kuò)展的場(chǎng)景和優(yōu)缺點(diǎn)，橫向擴(kuò)展的場(chǎng)景和優(yōu)缺點(diǎn)等等。
可擴(kuò)展性是系統(tǒng)快速擴(kuò)大或縮小計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的一種能力。隨著應(yīng)用程序需求和資源需求的演變，擴(kuò)展存儲(chǔ)基礎(chǔ)設(shè)施為組織提供了一種適應(yīng)資源需求、優(yōu)化成本，以及提高運(yùn)營(yíng)團(tuán)隊(duì)效率的手段。
縱向擴(kuò)展vs橫向擴(kuò)展
縱向擴(kuò)展（Scale Up）和橫向擴(kuò)展（Scale Out）是組織用來(lái)增加基礎(chǔ)設(shè)施容量的關(guān)鍵方法。對(duì)于最終用戶(hù)來(lái)說(shuō)，這兩個(gè)概念似乎具有相同的功能。然而，它們各自以不同的方式滿(mǎn)足數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的特定需求以及解決特定容量問(wèn)題。
縱向擴(kuò)展是增加更多資源（例如硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器和內(nèi)存）以增加物理服務(wù)器的計(jì)算能力。而橫向擴(kuò)展是在組織的架構(gòu)中添加更多服務(wù)器，以將工作負(fù)載分散到更多服務(wù)器上。
縱向擴(kuò)展
縱向擴(kuò)展存儲(chǔ)基礎(chǔ)設(shè)施旨在添加支持應(yīng)用程序的資源，以提高或保持充足的性能，虛擬和硬件資源都可以縱向擴(kuò)展。在硬件方面，它可能就像使用容量更大的硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器來(lái)顯著增加存儲(chǔ)容量一樣簡(jiǎn)單。但需要注意的是，縱向擴(kuò)展并不一定需要更改系統(tǒng)架構(gòu)。
在單個(gè)組件無(wú)法再進(jìn)行擴(kuò)展之前，縱向擴(kuò)展基礎(chǔ)設(shè)施是可行的，但這是一個(gè)相當(dāng)短期的解決方案。
（1）什么時(shí)候需要縱向擴(kuò)展基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)模
當(dāng)性能受到影響時(shí)：當(dāng)組織的工作負(fù)載開(kāi)始達(dá)到性能限制，例如導(dǎo)致I/O和CPU容量導(dǎo)致延遲增加和性能瓶頸時(shí)，這就表明需要進(jìn)行縱向擴(kuò)展。
當(dāng)存儲(chǔ)優(yōu)化不起作用時(shí)：每當(dāng)優(yōu)化解決方案在性能和容量方面的有效性降低時(shí)，可能是縱向擴(kuò)展的時(shí)候了。
（2）縱向擴(kuò)展的優(yōu)點(diǎn)
提高速度：縱向擴(kuò)展資源（例如單處理器替換為雙處理器）意味著CPU的吞吐量增加了一倍。對(duì)動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)等資源也可以這樣做，以提高內(nèi)存性能。
更加簡(jiǎn)單：增加現(xiàn)有系統(tǒng)的規(guī)模意味著網(wǎng)絡(luò)連接和軟件配置不會(huì)改變。因此，與橫向擴(kuò)展架構(gòu)相比，其節(jié)省的時(shí)間和精力確保了縱向擴(kuò)展過(guò)程更加簡(jiǎn)單。
成本效益：與橫向擴(kuò)展相比，縱向擴(kuò)展方法成本更低，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)硬件和許可成本要低得多。此外，使用擴(kuò)展架構(gòu)可以降低冷卻等設(shè)施的運(yùn)營(yíng)成本。
能耗更低：與橫向擴(kuò)展相比，縱向擴(kuò)展需要采用更少的物理設(shè)備，因此與縱向擴(kuò)展相關(guān)的總體能源消耗顯著降低。
（3）縱向擴(kuò)展的缺點(diǎn)
增加延遲：引入更高容量的機(jī)器可能無(wú)法保證工作負(fù)載運(yùn)行更快。對(duì)于視頻處理這樣的用例，在縱向擴(kuò)展架構(gòu)中可能會(huì)增加延遲，這反過(guò)來(lái)可能會(huì)導(dǎo)致性能下降。
勞動(dòng)力和風(fēng)險(xiǎn)：升級(jí)系統(tǒng)可能很麻煩，例如可能必須將數(shù)據(jù)復(fù)制到新服務(wù)器。切換到新服務(wù)器可能會(huì)導(dǎo)致停機(jī)，并在這一過(guò)程中造成數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險(xiǎn)。
老化的硬件：設(shè)備老化的限制導(dǎo)致有效性和效率隨著時(shí)間的推移而降低。例如備份和恢復(fù)時(shí)間就是性能和容量下降對(duì)功能造成負(fù)面影響的例子。
橫向擴(kuò)展
橫向擴(kuò)展基礎(chǔ)設(shè)施取代增加硬件以擴(kuò)展功能、性能和容量。橫向擴(kuò)展解決了縱向擴(kuò)展基礎(chǔ)設(shè)施的一些限制，因?yàn)樗ǔ８咝Ш陀行А４送?，使用云?jì)算服務(wù)進(jìn)行橫向擴(kuò)展可以確保組織在升級(jí)系統(tǒng)時(shí)無(wú)需購(gòu)買(mǎi)新硬件。
雖然橫向擴(kuò)展允許組織復(fù)制資源或服務(wù)，但其關(guān)鍵區(qū)別之一是流數(shù)據(jù)資源擴(kuò)展。這使組織能夠快速有效地響應(yīng)不同的需求。
（1）什么時(shí)候需要橫向擴(kuò)展基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)模
當(dāng)組織需要長(zhǎng)期擴(kuò)展策略時(shí)：擴(kuò)展的增量特性允許組織擴(kuò)展基礎(chǔ)設(shè)施以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的長(zhǎng)期數(shù)據(jù)增長(zhǎng)，還可以根據(jù)目標(biāo)添加或刪除組件。
當(dāng)升級(jí)需要靈活時(shí)：橫向擴(kuò)展避免了技術(shù)貶值的限制，以及特定硬件技術(shù)的供應(yīng)商鎖定。
當(dāng)存儲(chǔ)工作負(fù)載需要分布時(shí)：橫向擴(kuò)展非常適合需要將工作負(fù)載分布在多個(gè)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)上的用例。
（2）橫向擴(kuò)展擴(kuò)展的優(yōu)點(diǎn)
采用較新的服務(wù)器技術(shù)：由于架構(gòu)不會(huì)受到舊硬件的限制，橫向擴(kuò)展基礎(chǔ)設(shè)施不會(huì)像縱向擴(kuò)展基礎(chǔ)設(shè)施那樣受到容量和性能問(wèn)題的影響。
對(duì)需求變化的適應(yīng)性：橫向擴(kuò)展架構(gòu)可以更輕松地適應(yīng)需求變化，因?yàn)榭梢砸瞥蛱砑臃?wù)和硬件以滿(mǎn)足需求需求。這也使得進(jìn)行資源擴(kuò)展變得容易。
成本管理：橫向擴(kuò)展遵循增量模型，這使得成本更加可預(yù)測(cè)。此外，這樣的模型允許組織根據(jù)需要為所需的資源付費(fèi)。
（3）橫向擴(kuò)展的缺點(diǎn)
有限的機(jī)架空間：橫向擴(kuò)展的基礎(chǔ)設(shè)施存在機(jī)架空間不足的風(fēng)險(xiǎn)。從理論上來(lái)說(shuō)，機(jī)架空間可能會(huì)達(dá)到無(wú)法支持不斷增長(zhǎng)的需求的程度，這表明橫向擴(kuò)展并不總是滿(mǎn)足更大需求的理想方法。
增加運(yùn)營(yíng)成本：引入更多服務(wù)器資源會(huì)帶來(lái)額外成本，例如冷卻和電力。
更高的前期成本：設(shè)置橫向擴(kuò)展系統(tǒng)需要大量投資，因?yàn)榻M織并不只是升級(jí)現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施。
選擇縱向擴(kuò)展還是橫向擴(kuò)展？
總之，縱向擴(kuò)展和橫向擴(kuò)展方法在數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施中有不同的用途。但是，適合組織業(yè)務(wù)的正確方法取決于當(dāng)前性能、成本效益以及面臨的挑戰(zhàn)、目標(biāo)和用例等因素。
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