導讀：如今數據量越來越大，數據中心需求也會越來越高，當數據中心需要擴容時，那么問題來了，我們需要可伸縮的數據中心資源，那數據中心應該是縱向擴展好？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缺點，橫向擴展的場景和優缺點等等。
可擴展性是系統快速擴大或縮小計算、存儲、網絡基礎設施的一種能力。隨著應用程序需求和資源需求的演變，擴展存儲基礎設施為組織提供了一種適應資源需求、優化成本，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設施容量的關鍵方法。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據中心基礎設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（例如硬盤驅動器和內存）以增加物理服務器的計算能力。而橫向擴展是在組織的架構中添加更多服務器，以將工作負載分散到更多服務器上。
縱向擴展
縱向擴展存儲基礎設施旨在添加支持應用程序的資源，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架構。在單個組件無法再進行擴展之前，縱向擴展基礎設施是可行的，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設施規模
當性能受到影響時：當組織的工作負載開始達到性能限制，例如導致I/O和CPU容量導致延遲增加和性能瓶頸時，這就表明需要進行縱向擴展。當存儲優化不起作用時：每當優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。對動態隨機存取存儲器(DRAM)等資源也可以這樣做，以提高內存性能。
更加簡單：增加現有系統的規模意味著網絡連接和軟件配置不會改變。因此，與橫向擴展架構相比，其節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，因為網絡硬件和許可成本要低得多。此外，使用擴展架構可以降低冷卻等設施的運營成本。
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備，因此與縱向擴展相關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，在縱向擴展架構中可能會增加延遲，這反過來可能會導致性能下降。
勞動力和風險：升級系統可能很麻煩，例如可能必須將數據復制到新服務器。切換到新服務器可能會導致停機，并在這一過程中造成數據丟失的風險。
老化的硬件：設備老化的限制導致有效性和效率隨著時間的推移而降低。例如備份和恢復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
橫向擴展基礎設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設施的一些限制，因為它通常更高效和有效。此外，使用云計算服務進行橫向擴展可以確保組織在升級系統時無需購買新硬件。
雖然橫向擴展允許組織復制資源或服務，但其關鍵區別之一是流數據資源擴展。這使組織能夠快速有效地響應不同的需求。
（1）什么時候需要橫向擴展基礎設施規模
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設施以實現預期的長期數據增長，還可以根據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貶值的限制，以及特定硬件技術的供應商鎖定。
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點上的用例。
（2）橫向擴展擴展的優點
采用較新的服務器技術：由于架構不會受到舊硬件的限制，橫向擴展基礎設施不會像縱向擴展基礎設施那樣受到容量和性能問題的影響。
對需求變化的適應性：橫向擴展架構可以更輕松地適應需求變化，因為可以移除或添加服務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測。此外，這樣的模型允許組織根據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：橫向擴展的基礎設施存在機架空間不足的風險。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：設置橫向擴展系統需要大量投資，因為組織并不只是升級現有基礎設施。
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據中心基礎設施中有不同的用途。但是，適合組織業務的正確方法取決于當前性能、成本效益以及面臨的挑戰、目標和用例等因素。
