導(dǎo)讀：如今數(shù)據(jù)量越來越大，數(shù)據(jù)中心需求也會越來越高，當數(shù)據(jù)中心需要擴容時，那么問題來了，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)該是縱向擴展好？還是橫向擴展好呢？如何兼顧成本，效率，性能等多方因素呢？本文我們針對這些問題，嘗試解答，內(nèi)容包括如什么是縱向擴展，什么是橫向擴展，縱向擴展的場景和優(yōu)缺點，橫向擴展的場景和優(yōu)缺點等等。
可擴展性是系統(tǒng)快速擴大或縮小計算、存儲、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，擴展存儲基礎(chǔ)設(shè)施為組織提供了一種適應(yīng)資源需求、優(yōu)化成本，以及提高運營團隊效率的手段。
縱向擴展（Scale Up）和橫向擴展（Scale Out）是組織用來增加基礎(chǔ)設(shè)施容量的關(guān)鍵方法。對于最終用戶來說，這兩個概念似乎具有相同的功能。然而，它們各自以不同的方式滿足數(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題。
縱向擴展是增加更多資源（例如硬盤驅(qū)動器和內(nèi)存）以增加物理服務(wù)器的計算能力。而橫向擴展是在組織的架構(gòu)中添加更多服務(wù)器，以將工作負載分散到更多服務(wù)器上。
縱向擴展
縱向擴展存儲基礎(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展。在硬件方面，它可能就像使用容量更大的硬盤驅(qū)動器來顯著增加存儲容量一樣簡單。但需要注意的是，縱向擴展并不一定需要更改系統(tǒng)架構(gòu)。在單個組件無法再進行擴展之前，縱向擴展基礎(chǔ)設(shè)施是可行的，但這是一個相當短期的解決方案。
（1）什么時候需要縱向擴展基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)模
當性能受到影響時：當組織的工作負載開始達到性能限制，例如導(dǎo)致I/O和CPU容量導(dǎo)致延遲增加和性能瓶頸時，這就表明需要進行縱向擴展。當存儲優(yōu)化不起作用時：每當優(yōu)化解決方案在性能和容量方面的有效性降低時，可能是縱向擴展的時候了。
（2）縱向擴展的優(yōu)點
提高速度：縱向擴展資源（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。對動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)等資源也可以這樣做，以提高內(nèi)存性能。
更加簡單：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改變。因此，與橫向擴展架構(gòu)相比，其節(jié)省的時間和精力確保了縱向擴展過程更加簡單。
成本效益：與橫向擴展相比，縱向擴展方法成本更低，因為網(wǎng)絡(luò)硬件和許可成本要低得多。此外，使用擴展架構(gòu)可以降低冷卻等設(shè)施的運營成本。
能耗更低：與橫向擴展相比，縱向擴展需要采用更少的物理設(shè)備，因此與縱向擴展相關(guān)的總體能源消耗顯著降低。
（3）縱向擴展的缺點
增加延遲：引入更高容量的機器可能無法保證工作負載運行更快。對于視頻處理這樣的用例，在縱向擴展架構(gòu)中可能會增加延遲，這反過來可能會導(dǎo)致性能下降。
勞動力和風(fēng)險：升級系統(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)器可能會導(dǎo)致停機，并在這一過程中造成數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險。
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間的推移而降低。例如備份和恢復(fù)時間就是性能和容量下降對功能造成負面影響的例子。
橫向擴展
橫向擴展基礎(chǔ)設(shè)施取代增加硬件以擴展功能、性能和容量。橫向擴展解決了縱向擴展基礎(chǔ)設(shè)施的一些限制，因為它通常更高效和有效。此外，使用云計算服務(wù)進行橫向擴展可以確保組織在升級系統(tǒng)時無需購買新硬件。
雖然橫向擴展允許組織復(fù)制資源或服務(wù)，但其關(guān)鍵區(qū)別之一是流數(shù)據(jù)資源擴展。這使組織能夠快速有效地響應(yīng)不同的需求。
（1）什么時候需要橫向擴展基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)模
當組織需要長期擴展策略時：擴展的增量特性允許組織擴展基礎(chǔ)設(shè)施以實現(xiàn)預(yù)期的長期數(shù)據(jù)增長，還可以根據(jù)目標添加或刪除組件。
當升級需要靈活時：橫向擴展避免了技術(shù)貶值的限制，以及特定硬件技術(shù)的供應(yīng)商鎖定。
當存儲工作負載需要分布時：橫向擴展非常適合需要將工作負載分布在多個存儲節(jié)點上的用例。
（2）橫向擴展擴展的優(yōu)點
采用較新的服務(wù)器技術(shù)：由于架構(gòu)不會受到舊硬件的限制，橫向擴展基礎(chǔ)設(shè)施不會像縱向擴展基礎(chǔ)設(shè)施那樣受到容量和性能問題的影響。
對需求變化的適應(yīng)性：橫向擴展架構(gòu)可以更輕松地適應(yīng)需求變化，因為可以移除或添加服務(wù)和硬件以滿足需求需求。這也使得進行資源擴展變得容易。
成本管理：橫向擴展遵循增量模型，這使得成本更加可預(yù)測。此外，這樣的模型允許組織根據(jù)需要為所需的資源付費。
（3）橫向擴展的缺點
有限的機架空間：橫向擴展的基礎(chǔ)設(shè)施存在機架空間不足的風(fēng)險。從理論上來說，機架空間可能會達到無法支持不斷增長的需求的程度，這表明橫向擴展并不總是滿足更大需求的理想方法。
增加運營成本：引入更多服務(wù)器資源會帶來額外成本，例如冷卻和電力。
更高的前期成本：設(shè)置橫向擴展系統(tǒng)需要大量投資，因為組織并不只是升級現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施。
選擇縱向擴展還是橫向擴展？
總之，縱向擴展和橫向擴展方法在數(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前性能、成本效益以及面臨的挑戰(zhàn)、目標和用例等因素。
