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22nd
二月 2008

What is scalability ?
爱因万江斯坦@2008年02月22日 23:20 Post in 性能 评论 »

什么是scalablity? scalablity译成中文是:可扩展性,伸缩性。

很多人都在谈论系统性能,系统可用性,但我觉得scalablity(可扩展性)并不是这些,虽然我们仍然需要关注速度,性能,高可用性,程序平台,网络等等,但这些并不是scalablity的全部。
scalablity,简单的说,就是关于您如何把事情做的更大。扩展(scaling)一个web应用就是指怎么做才能使您的系统允许更多的人去访问或使用您的应用。
在目前的业内实践中,有两种扩展WEB应用的方法:

  • 垂直扩展Vertical Scalability” – 通过增加资源来增强系统的处理能力。如:给现有的系统升级CPU,或是为RAID/SAN扩充更多的硬盘。
  • 横向扩展Horizontal Scalability” – 增加多个应用处理单元的机器。一般是集群,分布式文件系统,负载均衡的形式来横向扩展系统。

 

每一个组件,无论是CPU,服务器,存储系统或是负载均衡,都还是会有一些运营上的开销。当您尝试扩展您的系统时,您一定要清楚到底哪些升级或扩展是对您系统影响比例最大的,这要经过一些测量。我们把比这些测量的结果叫做”可扩展性因子“。比如:您每为系统增加一个CPU,但因为一些开销要耗掉这个CPU 5%的性能,实际上您的可扩展性因子是0.95,也就意味着您只能使用到这个CPU 95%的资源。

  • 如果可扩展性因子是一个常量(=1),我们就称之为 “线性扩展linear scalability“.
  • 但实际上有很多组件的扩展性并不太好,如上面介绍的增加CPU时的有非功能性开销的例子. 如果扩展性因子小于 1.0,我们就称之为 “子线性扩展性-sub-linear scalability“.
  • 有一种情况比较少见,就是通过增加组件而获得性能(扩展性因子>1)的大幅度提升(如把在多个磁盘上的I/O操作移到一个RAID上),这种情况我们称之为 “超线性扩展supra-linear scalability“.
  • 还有一些设计的不好的应用,根本不适合扩展,扩展的努力只会让系统更糟 ,我们就称之为”负可扩展性 negative scalability“.

如果您需要扩展系统,垂直扩展是最简单的方式(只要您银行存款足够,这事就成了)。一般在不做代码优化的情况下,您可以把您的系统程序迁移到一个超级的,也更贵的64位CPU的服务器上;也可以把存储系统换成EMC,日立或Netapp的产品。但是垂直扩展只会让您的花费越来越大。

横向扩展,则不一定要相当数量的昂贵服务器。因为它可以通过普通的机器和存储硬件以达到规模效应来解决问题,像早期的Yahoo!,Google都是这样。横向扩展不仅仅是便宜,它是把应用程序构建在多个服务器组成的一个大server的基础上,这样就会随之有两个常见的问题: “Split brain“(功能,数据分割) 和 “hardware failure“(硬件故障,毕竟机器太多了)。

无限的线性横向扩展是很难实现的,无限的垂直扩展则更不可能了(硬件的性能都有极限)。如果您正在建设中的系统事先无法确定用户的数量,那么用垂直扩展比较明智。但如果您正在建立一个给百万网友使用的WEB应用,那垂直扩展是一个错误,它实在太昂贵了。

可扩展性不仅仅是关于CPU(处理能力)的,一个成功的可扩展的WEB应用,它的所有层都应该能够方便的扩展,如:存储层(文件集群系统),数据层(数据分区,数据联合),应用层(memcached,scaleout,terracota,tomcat集群等),WEB层,负载均衡层,防火墙。举个例子,如果您对您未来的WEB应用网络负载没有考虑负载均衡,那么花再多的钱在WEB层的横向扩展上都是浪费,因为您的WEB访问的将会被瓶颈限制,而这时只有负载均衡能解决问题。

选择一个正确的可扩展性方案取决于您的系统应用规模和您的银行帐户情况。如果有人说他有一个能解决所有问题的方案,那人肯定是个骗子或是外行。如果您再参加某人的”可扩展性”讨论,您一定要先问问他:What is scalability ?

More to say:

  • Always try to identify the worst case scenarios.
  • Always build for the worst case scenarios.
  • Always test the known worst case scenarios.

And , always have a back-up plan!

更多资料:http://www.royans.net/arch/

 

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