橫向擴(kuò)展數(shù)據(jù)中心

設(shè)計(jì)具有三個(gè)或更多實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)中心的系統(tǒng)，以減少整體成本提高可用性以及實(shí)現(xiàn)災(zāi)難恢復(fù)。適用于任何考慮加入一個(gè)災(zāi)難恢復(fù)(冷備份)數(shù)據(jù)中心的超高速發(fā)展的公司。采用“多個(gè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)中心”的配置，拆分你的數(shù)據(jù)，分散到這些數(shù)據(jù)中心，把事務(wù)負(fù)載也分散到這些數(shù)據(jù)中心。利用多余的容量來應(yīng)對每年的高峰期。
對你的業(yè)務(wù)來說，數(shù)據(jù)中心出現(xiàn)故障是災(zāi)難性的打擊。通常設(shè)計(jì)為三個(gè)或更多個(gè)數(shù)據(jù)中心，因?yàn)檫@樣成本比只有兩個(gè)數(shù)據(jù)中心低。在高峰期利用閑置的容量，而不是降低處理事務(wù)的速度。
要點(diǎn):在實(shí)施災(zāi)難恢復(fù)時(shí)，利用三個(gè)或更多個(gè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)中心的設(shè)計(jì)，可以降低災(zāi)難恢復(fù)的成本。在必要時(shí)，可以利用閑置容量滿足高峰期的需求。

對于超高速發(fā)展的公司來說，數(shù)據(jù)中心的擴(kuò)展已經(jīng)成了大的痛點(diǎn)之一。這是因?yàn)?，?jì)劃和建造數(shù)據(jù)中心的時(shí)間較長，而且它也是在高速發(fā)展階段我們最不愿意考慮的事情之一。但有時(shí)，最不愿意考慮的事情是對公司危害大的事情。這個(gè)原則簡單地介紹了“如何”以及“為什么要擠分?jǐn)?shù)據(jù)中心以應(yīng)對高速的發(fā)展。
首先，讓我們看一些基礎(chǔ)。為了實(shí)現(xiàn)故障隔離(有助于帶來高可用性)和事務(wù)的增長，我們想分別用原則8和原則9介紹的Y軸和Z軸擴(kuò)展方法對數(shù)據(jù)進(jìn)行分片。為了實(shí)現(xiàn)高可用性和事務(wù)的增長，我們想用原則7介紹的X軸擴(kuò)展方法復(fù)制(或克隆)數(shù)據(jù)和服務(wù)。最后，我們假設(shè)0，你可能有一個(gè)無狀態(tài)系統(tǒng)或者能夠根據(jù)自己的有狀態(tài)需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而利用多個(gè)數(shù)據(jù)中心。正是數(shù)據(jù)和服務(wù)以及無狀態(tài)系統(tǒng)的分片、復(fù)制、克隆形成了分區(qū)，從而使得我們能夠把數(shù)據(jù)中心分布到多個(gè)不同地點(diǎn)的站點(diǎn)中去。
如果我們沿z軸切分?jǐn)?shù)據(jù)(參閱原則9)，那么可以把數(shù)據(jù)放在離請求該數(shù)據(jù)的用戶較近的數(shù)據(jù)中心。如果要在切分?jǐn)?shù)據(jù)時(shí)維持多租戶性，可以選擇離終端用戶近的數(shù)據(jù)中心。如果“原子”或“粒度”元素是一個(gè)公司，那么可以把數(shù)據(jù)中心放在所服務(wù)的公司附近(如果是家大型公司，至少要選擇距離該公司大的辦公區(qū)較近的位置)。
首先，讓我們從三個(gè)數(shù)據(jù)中心入手，這時(shí)每個(gè)數(shù)據(jù)中心存放約33%的數(shù)據(jù)。我們將這三個(gè)數(shù)據(jù)集稱之為為A數(shù)據(jù)集、B數(shù)據(jù)集和C數(shù)據(jù)集。每個(gè)數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)集都進(jìn)行了備份并平分為兩部分，而這兩部分的副本則分別存在其他兩個(gè)數(shù)據(jù)中心。假設(shè)采用Z軸拆分和X軸復(fù)制的方法復(fù)制數(shù)據(jù)，那么A數(shù)據(jù)中心的客戶的50%的數(shù)據(jù)將存放在B數(shù)據(jù)中心，其另外50%的數(shù)據(jù)存放在C數(shù)據(jù)中心。任何一個(gè)數(shù)據(jù)中心出現(xiàn)故障，那么該數(shù)據(jù)中心50%的數(shù)據(jù)和相關(guān)事務(wù)都會被轉(zhuǎn)移到其他兩個(gè)數(shù)據(jù)中心。如果A數(shù)據(jù)中心出現(xiàn)故障，那么它509%的數(shù)據(jù)和相關(guān)事務(wù)會被轉(zhuǎn)移到B數(shù)據(jù)中心，另外50%將被轉(zhuǎn)移到C數(shù)據(jù)中心。如圖3-2所示。結(jié)果是所有站點(diǎn)總計(jì)存儲了20096的數(shù)據(jù)，但是每個(gè)站點(diǎn)只保存數(shù)據(jù)總量的66%，因?yàn)槊總€(gè)站點(diǎn)存放了100%的主數(shù)據(jù)集副本(占該站點(diǎn)數(shù)據(jù)總量的3%)和其他兩個(gè)站點(diǎn)的50%的數(shù)據(jù)副本(總量占該站點(diǎn)數(shù)據(jù)量的33%，每個(gè)數(shù)據(jù)副本占數(shù)據(jù)量的165%)。
要了解這種配置為什么比兩個(gè)數(shù)據(jù)中心好，需要進(jìn)行一些計(jì)算。假設(shè)你至少需要兩個(gè)數(shù)據(jù)中心，使業(yè)務(wù)能夠在地理位置上孤立的災(zāi)難事件中存活。如果我們有兩個(gè)數(shù)據(jù)中心，分別標(biāo)記為A和B，那么你可能會用A數(shù)據(jù)中心進(jìn)行1009%的操作，讓B數(shù)據(jù)中心作為熱備份。采用熱冷(或積極被動)配置，那么兩個(gè)數(shù)據(jù)中心都要具備10096的計(jì)算及網(wǎng)絡(luò)資源，這包括10096的Web和應(yīng)用服務(wù)器、10096的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和10096的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。兩個(gè)數(shù)據(jù)中心的電力需求相似，網(wǎng)絡(luò)連接相似。為了應(yīng)對高峰期激增的需求，每個(gè)數(shù)據(jù)中心可能需要稍大于100%的容量才行。假設(shè)每個(gè)數(shù)據(jù)中心需要110%的容量。無論何時(shí)為一個(gè)數(shù)據(jù)中心增加服務(wù)器，都要為另一個(gè)數(shù)據(jù)中心購買等量的服務(wù)器。也許為了安全復(fù)制數(shù)據(jù)，你可能會采用專用線路連接兩個(gè)數(shù)據(jù)中心。同時(shí)運(yùn)行兩個(gè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)中心，那么在發(fā)生災(zāi)難時(shí)，在把所有處理轉(zhuǎn)移到備用數(shù)據(jù)中心之前，只有50%6的事務(wù)會失敗，但這種方法在預(yù)算和財(cái)務(wù)方面卻沒有什么優(yōu)勢。
但是，采用三個(gè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)中心，成本就會下降。這是因?yàn)?，在每個(gè)站點(diǎn)中，對于所有的非數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，每個(gè)地方只需要150%的容量即可處理故障站點(diǎn)100%的交易。對于數(shù)據(jù)庫，雖然仍然需要200%6的存儲，但對于任何方法該成本都是必須的。電力和設(shè)備消耗也大約為單個(gè)站點(diǎn)的150%，不過我們需要的人員顯然要多一些，可能操作三個(gè)數(shù)據(jù)中心需要的人員要比操作一個(gè)數(shù)據(jù)中心的人員多1.5倍。唯一增加的是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，因?yàn)槿齻€(gè)數(shù)據(jù)中心比兩個(gè)數(shù)據(jù)中心需要的網(wǎng)絡(luò)連接多兩條。
采用這種配置的一大好處是，能夠利用閑置容量創(chuàng)建測試(如負(fù)載測試和性能測試)區(qū)域，還能利用這些閑置資源應(yīng)對激增的需求。這種激增的需求隨時(shí)可能出現(xiàn)。我們可能要處理一些計(jì)劃外的壓力，也可能關(guān)系很好的個(gè)人或公司客戶得到了難以置信的病毒式的發(fā)展。那么可以先用為災(zāi)難恢復(fù)準(zhǔn)備的容量處理交易，與此同時(shí)再采購新的設(shè)備。
我們提到過，運(yùn)轉(zhuǎn)三個(gè)或更多個(gè)數(shù)據(jù)中心也有缺點(diǎn)。雖然我們確信三個(gè)站點(diǎn)都在實(shí)時(shí)工作，但是運(yùn)轉(zhuǎn)這三個(gè)站點(diǎn)還需要額外的一些復(fù)雜工作。不過即使運(yùn)轉(zhuǎn)兩個(gè)采用冷熱配置的數(shù)據(jù)中心，所需的復(fù)雜工作也不比前者需要的少。同步兩個(gè)站點(diǎn)是很難的，尤其是運(yùn)維人員幾乎無法證明兩個(gè)站點(diǎn)中的某一個(gè)是否真能在必要時(shí)運(yùn)行。不間斷地運(yùn)轉(zhuǎn)三個(gè)數(shù)據(jù)中心雖然會更難一些，但也不是非常難。
雖然其他成本降低了，但是網(wǎng)絡(luò)傳輸成本的增長也非?？?。在站點(diǎn)的全面連通圖中，每個(gè)新站點(diǎn)N+1都需要N條額外的網(wǎng)絡(luò)連接，其中N是之前站點(diǎn)的數(shù)目。網(wǎng)絡(luò)連接成本控制得好的公司，通常都會跟網(wǎng)絡(luò)傳輸供應(yīng)商談一個(gè)批量折扣，并且還可以脫離雙方的角色來充當(dāng)?shù)谌骄W(wǎng)絡(luò)傳輸供應(yīng)商，從而減少成本。
最后，我們預(yù)見到了多個(gè)實(shí)時(shí)網(wǎng)站制作站點(diǎn)的模型會造成人員及其附加的成本增加。如果數(shù)據(jù)中心很大，我們會把員工分配到數(shù)據(jù)中心附近，而不是遠(yuǎn)程工作。即使沒有現(xiàn)場工作人員，也需要不時(shí)地到現(xiàn)場去，與第二供應(yīng)商一起工作，等等。附注欄“多個(gè)實(shí)時(shí)站點(diǎn)注意事項(xiàng)總結(jié)了實(shí)施多個(gè)實(shí)時(shí)站點(diǎn)的好處、缺點(diǎn)以及架構(gòu)方面需要考慮的要素。

本文名稱：橫向擴(kuò)展數(shù)據(jù)中心
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