数据中心基础设施的纵向与横向扩展

可扩展性是系统迅速扩大或减少计算、存储或网络基础设施的能力或大小的能力。随着应用程序需求和资源需求的演变，扩展存储基础设施提供了一种适应资源需求、优化成本和提高运营团队效率的手段。

扩大规模与扩大规模

扩展（垂直扩展）和扩展（水平扩展）是组织用来增加基础设施容量的关键方法。对于最终用户来说，这两个概念似乎执行相同的功能。但是，它们各自处理特定需求并以不同方式解决系统基础设施的特定容量问题。

扩大规模是增加更多资源，如硬盘驱动器和内存，以增加物理服务器的计算能力。而横向扩展是在您的架构中添加更多服务器，以将工作负载分散到更多机器上。

扩大

扩展存储基础架构旨在添加支持应用程序的资源，以提高或保持充足的性能。虚拟和硬件资源都可以扩展。在硬件方面，它可能就像使用更大的硬盘驱动器来大大增加存储容量一样简单。但请注意，扩大规模并不一定需要更改您的系统架构。

在单个组件无法再扩展之前，扩展基础设施是可行的——这使得这是一个相当短期的解决方案。

何时扩展基础架构

• 何时影响性能：何时扩展的一个很好的指标是您的工作负载何时开始达到性能限制，从而导致 I/O 和 CPU 容量导致延迟和性能瓶颈增加。
• 当存储优化不起作用时：每当优化解决方案在性能和容量方面的有效性降低时，可能是时候扩大规模了。

优势

• 相对速度：将一个资源换成双处理器，比如单处理器，意味着CPU的吞吐量翻了一番。对动态随机存取存储器 (DRAM) 等资源也可以这样做，以提高动态存储器性能。
• 简单性：增加现有系统的大小意味着网络连接和软件配置不会改变。因此，与横向扩展架构相比，节省的时间和精力确保了扩展过程更加直接。
• 成本效益：与横向扩展相比，纵向扩展方法更便宜，因为网络硬件和许可成本要低得多。此外，使用扩展架构可以降低冷却等运营成本。
• 有限的能源消耗：与横向扩展相比，由于需要更少的物理设备，因此与纵向扩展相关的总体能源消耗显着减少。

弱点

• 延迟：引入更高容量的机器可能无法保证工作负载运行得更快。延迟可能会在用于视频处理等用例的扩展架构中引入，这反过来可能会导致性能下降。
• 劳动力和风险：升级系统可能很麻烦，例如，您可能必须将数据复制到新服务器。切换到新服务器可能会导致停机并在此过程中造成数据丢失的风险。
• 老化硬件：老化设备的限制会导致有效性和效率随着时间的推移而降低。备份和恢复时间是因性能和容量下降而受到负面影响的功能示例。

向外扩展

横向扩展基础架构取代硬件以扩展功能、性能和容量。横向扩展解决了纵向扩展基础架构的一些限制，因为它通常更高效和有效。此外，使用云进行横向扩展可确保您在升级系统时无需购买新硬件。

虽然横向扩展允许您复制资源或服务，但其关键区别之一是流体资源扩展。这使您能够快速有效地响应不同的需求。

何时横向扩展基础架构

• 当您需要长期扩展策略时：扩展的增量特性允许您扩展基础架构以实现预期的长期数据增长。可以根据您的目标添加或删除组件。
• 当升级需要灵活时：横向扩展避免了技术贬值的限制，以及特定硬件技术的供应商锁定。
• 需要分布存储工作负载时：横向扩展非常适合需要将工作负载分布在多个存储节点上的用例。

优势

• 采用较新的服务器技术：由于架构不受旧硬件的限制，横向扩展基础架构不会像纵向扩展基础架构那样受到容量和性能问题的影响。
• 对需求变化的适应性：横向扩展架构可以更轻松地适应需求变化，因为可以删除或添加服务和硬件以满足需求需求。这也使得进行资源扩展变得容易。
• 成本管理：横向扩展遵循增量模型，这使得成本更可预测。此外，这样的模型允许您根据需要为所需的资源付费。

弱点

• 有限的机架空间：横向扩展的基础设施会带来机架空间不足的风险。从理论上讲，机架空间可能会达到无法支持不断增长的需求的程度，这表明横向扩展并不总是处理更大需求的方法。
• 增加运营成本：引入更多服务器资源会带来额外成本，例如许可、冷却和电力。
• 更高的前期成本：设置横向扩展系统需要大量投资，因为您不只是升级现有基础架构。

扩大规模还是扩大规模？

值得注意的是，纵向扩展和横向扩展方法在数据中心基础设施中有不同的用途。但是，适合您业务的正确方法取决于当前性能、成本效益以及您的挑战、目标和用例等因素。