Горизонтальное и вертикальное масштабирование IT-инфраструктуры

Рано или поздно в компании наступает момент, когда имеющийся в ее распоряжении сервер перестает справляться с обработкой большого объема данных и общей вычислительной нагрузкой. В этот момент возникает дилемма: добавить мощностей в действующий сервер или приобрести второй, чтобы распределить нагрузку между ними. В этом материале мы рассмотрим плюсы и минусы обоих вариантов и расскажем о современных подходах к построению IT-инфраструктуры.

Что такое масштабирование и когда оно применяется

Масштабирование — это процесс добавления ресурсов, направленный на возможность информационной системы справляться с растущими объемами данных и их обработкой. Не существует IT-инфраструктуры, которая оставалась бы неизменной в течение длительного времени в работающем окружении. Даже если компания поставила процессы на паузу, не растет и не развивается, количество данных все равно будет накапливаться, а информационные системы — усложняться. Вычислительные запросы требуют хранения в памяти сервера большого объема данных и выделения значительных ресурсов.

Поэтому одна из приоритетных задач IT-специалистов — обеспечить масштабируемость инфраструктуры, то есть возможность быстро и без лишних затрат расширить объем и производительность IT-решения. Масштабирование IT-инфраструктуры может быть горизонтальным и вертикальным.

Вертикальное масштабирование

Вертикальное масштабирование предполагает увеличение мощностей за счет добавления ресурсов: процессоров, памяти, дисков и т.д. Вертикальное масштабирование применяют в тех случаях, когда компания достигла ограничений производительности конкретного элемента инфраструктуры или ее узла (CPU, СХД и т.п.). По мере роста требований к производительности IT-инфраструктуры компоненты вычислительной системы заменяются более мощными. Рост производительности каждого отдельного компонента приводит к повышению общей производительности. 

Основной минус вертикального масштабирования в системах корпоративного уровня — это наличие ограничений. Когда пользователь системы превышает отведенный лимит, ему необходимо приобрести систему следующего уровня. После этого нужно перенести инфраструктуру в систему с расширенным лимитом. Рано или поздно это происходит в каждой компании, так как данные имеют свойство накапливаться. Проблематика дополняется вновь возникшим вопросом: «что делать со старым оборудованием».

Горизонтальное масштабирование

Горизонтальное масштабирование реализуется за счет добавления дополнительных узлов инфраструктуры, каждый из которых может взять на себя часть нагрузки остальных. Главные преимущества такого подхода: возможность использовать стандартное недорогое оборудование, достаточное количество ресурсов для рабочих нагрузок и отсутствие необходимости в миграции инфраструктуры. 

Еще один плюс горизонтального масштабирования — возможность работать без простоев. При горизонтальном масштабировании экземпляры ПО работают на нескольких узлах IT-инфраструктуры. Даже если один из них выйдет из строя, оставшиеся распределят ее нагрузку между собой, и ПО продолжит работать. Для сравнения: при вертикальном масштабировании выход из строя виртуальной машины приведет к тому, что ПО перестанет работать и возникнет необходимость вмешательства для восстановления работоспособности. Поэтому при вертикальном масштабировании чем дороже серверы, тем меньше вероятность сбоя в работе и простоя. Горизонтальное масштабирование позволяет отказаться от покупки дорогого оборудования с повышенной надежностью. Проще и выгоднее приобрести недорогие элементы инфраструктуры и в случае выхода из строя заменить их на новые. Расходы можно сократить примерно в 20 раз. При этом созданная на новом оборудовании виртуальная машина будет содержать часть данных, которая обеспечит стабильную работу в составе общего кластера. Это позволит мигрировать виртуальные машины из одной инфраструктуры в другую, не останавливая работу.

Как гиперконвергенция позволяет перейти к горизонтальному масштабированию

Гиперконвергентные решения позволяют использовать виртуальную инфраструктуру в качестве платформы для эксплуатации решения в формате горизонтального масштабирования. Тем самым компания может заменить вертикальное масштабирование на горизонтальное. Гиперконвергенция — это современная  инфраструктура, в которой слои вычислений, хранения и сетевые ресурсы объединены в компоненты без выделенных ролей. Это обеспечивает простоту, скорость и наглядность, а также отсутствие дискретности.

При необходимости масштабирования гиперконвергентной инфраструктуры к ней добавляют новые узлы. При этом все узлы и элементы будут одинаковыми, а все роли объединены. Это позволяет значительно упростить инфраструктуру и снизить стоимость ее обслуживания. Если при конвергентном подходе для обслуживания инфраструктуры «с историей» нужна команда из 15-20 человек, то гиперконвергентные решения могут управляться одним специалистом.

Пример российского гиперконвергентного решения — платформа vStack. Платформа позволяет выстраивать инфраструктуру на принципах горизонтального масштабирования и поэтому может использоваться с аппаратным обеспечением как корпоративного, так и потребительского уровня. Заказчик может самостоятельно формировать контур собственной IT-системы и выбирать оборудование для эксплуатации платформы исходя из собственных потребностей, а не конфигурационных лимитов, навязанных ему производителем. 

На сегодняшний день горизонтальное масштабирование — более экономичный и быстрый способ добавления аппаратного обеспечения. После роста популярности гиперконвергентных решений компании стали выбирать горизонтальный способ масштабировать инфраструктуру вместо более дорого и времязатратного вертикального масштабирования.