数据中心基础设施是应该纵向扩展还是横向扩展？
导读：如今数据量越来越大，数据中心需求也会越来越高，当数据中心需要扩容时，那么问题来了，我们需要可伸缩的数据中心资源，那数据中心应该是纵向扩展好？还是横向扩展好呢？如何兼顾成本，效率，性能等多方因素呢？本文我们针对这些问题，尝试解答，内容包括如什么是纵向扩展，什么是横向扩展，纵向扩展的场景和优缺点，横向扩展的场景和优缺点等等。
可扩展性是系统快速扩大或缩小计算、存储、网络基础设施的一种能力。随着应用程序需求和资源需求的演变，扩展存储基础设施为组织提供了一种适应资源需求、优化成本，以及提高运营团队效率的手段。
纵向扩展 vs 横向扩展
纵向扩展（Scale Up）和横向扩展（Scale Out）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，这两个概念似乎具有相同的功能。然而，它们各自以不同的方式满足数据中心基础设施的特定需求以及解决特定容量问题。
纵向扩展是增加更多资源（例如硬盘驱动器和内存）以增加物理服务器的计算能力。而横向扩展是在组织的架构中添加更多服务器，以将工作负载分散到更多服务器上。
纵向扩展
纵向扩展存储基础设施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纵向扩展。在硬件方面，它可能就像使用容量更大的硬盘驱动器来显著增加存储容量一样简单。但需要注意的是，纵向扩展并不一定需要更改系统架构。
在单个组件无法再进行扩展之前，纵向扩展基础设施是可行的，但这是一个相当短期的解决方案。
（1）什么时候需要纵向扩展基础设施规模
当性能受到影响时：当组织的工作负载开始达到性能限制，例如导致I/O和CPU容量导致延迟增加和性能瓶颈时，这就表明需要进行纵向扩展。
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，可能是纵向扩展的时候了。
（2）纵向扩展的优点
提高速度：纵向扩展资源（例如单处理器替换为双处理器）意味着CPU的吞吐量增加了一倍。对动态随机存取存储器(DRAM)等资源也可以这样做，以提高内存性能。
更加简单：增加现有系统的规模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，其节省的时间和精力确保了纵向扩展过程更加简单。
成本效益：与横向扩展相比，纵向扩展方法成本更低，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设施的运营成本。
能耗更低：与横向扩展相比，纵向扩展需要采用更少的物理设备，因此与纵向扩展相关的总体能源消耗显著降低。
（3）纵向扩展的缺点
增加延迟：引入更高容量的机器可能无法保证工作负载运行更快。对于视频处理这样的用例，在纵向扩展架构中可能会增加延迟，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，并在这一过程中造成数据丢失的风险。
老化的硬件：设备老化的限制导致有效性和效率随着时间的推移而降低。例如备份和恢复时间就是性能和容量下降对功能造成负面影响的例子。
横向扩展
横向扩展基础设施取代增加硬件以扩展功能、性能和容量。横向扩展解决了纵向扩展基础设施的一些限制，因为它通常更高效和有效。此外，使用云计算服务进行横向扩展可以确保组织在升级系统时无需购买新硬件。
虽然横向扩展允许组织复制资源或服务，但其关键区别之一是流数据资源扩展。这使组织能够快速有效地响应不同的需求。
（1）什么时候需要横向扩展基础设施规模
当组织需要长期扩展策略时：扩展的增量特性允许组织扩展基础设施以实现预期的长期数据增长，还可以根据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。
当存储工作负载需要分布时：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。
（2）横向扩展扩展的优点
采用较新的服务器技术：由于架构不会受到旧硬件的限制，横向扩展基础设施不会像纵向扩展基础设施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，因为可以移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，这使得成本更加可预测。此外，这样的模型允许组织根据需要为所需的资源付费。
（3）横向扩展的缺点
有限的机架空间：横向扩展的基础设施存在机架空间不足的风险。从理论上来说，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满足更大需求的理想方法。
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，因为组织并不只是升级现有基础设施。
选择纵向扩展还是横向扩展？
总之，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，适合组织业务的正确方法取决于当前性能、成本效益以及面临的挑战、目标和用例等因素。
