「スケールアウト」ではなく「スケールアップ」する必要があるシステムのタイプは何ですか？

多くの小さなサーバーに分割して「スケールアウト」するのではなく、「より強力で高価なサーバーに」「スケールアップ」しなければならないシステムがあるのではないかと長い間思っていました。

そのようなシステムは存在しますか？存在する場合、特にシステムをスケールアウトするのではなくスケールアップする必要がある傾向がありますか？（たとえば、ACID苦情データベーストランザクション、またはその他の強力なデータ整合性要件がこのニーズを作成する可能性があります。）

スケールアップはスケールアウトよりもはるかに高いハードウェアコストをもたらすように見えるため、可能であれば回避したいように見えますが、常に回避可能かどうかはわかりません。

それでは、スケールアウトできないシステムがあり、代わりにスケールアップする必要がありますか？これを引き起こす原因は何ですか？また、そのようなシステムをどのように識別しますか？（それらは一般に、それらをより簡単に識別できるようにするいくつかの特徴を共有していますか？）

私は主に、水平スケーリングの可能性がゼロのアプリケーションを使用しています。Linux上で実行されますが、アプリケーション、データ構造、およびI / O要件により、ユーザーのワークロードの増加に対応するために、徐々に大規模なシステムに「スケールアップ」する必要があります。

多くのレガシーの基幹業務アプリケーションおよびトランザクションアプリケーションには、これらのタイプの制約があります。業界がクラウドソリューションに焦点を当てており、DevOps主導のWebスケールアーキテクチャがコンピューティングの世界のかなりの割合を無視していることを強調する理由の1つです。

残念ながら、私が説明するスケールアップシステムは本当に魅力的ではないため、業界はその価値を無視するか、大規模で重要なシステム（たとえば、牛対ペット）に対処するために必要なスキルを重視しない傾向があります。

開発者の観点から言えば、そこにあるほぼすべての従来の主流のデータベースエンジンは、スケールアップすることしかできず、スケールアウトは非常に後の考えです。

近年、スケーラビリティと可用性の高いシステムの必要性に伴い、既存のデータベースをスケールアウトする努力が行われています。しかし、設計はレガシーコードによって妨げられているため、設計の基本ではなく、単にボルトで固定されています。よく知られているほとんどのデータベースエンジンを拡張しようとすると、この問題が発生します。スレーブサーバーの追加は設定が非常に困難な場合がありますが、それには重大な制限があり、その中にはデータベーステーブルの再ジギングが必要なものもあります。

たとえば、それらのほとんどは、マルチマスター設計ではなく、マスター/（マルチ）スレーブです。つまり、サーバー全体がそこに座っているだけで、クエリを処理できない場合があります。いくつかありますが、制限があります。たとえば、読み取り専用のマルチスレーブ設計です。したがって、1つのサーバーが書き込みを行い、他のすべてが読み取り専用データを提供する場合があります。これらのシステムをセットアップすると、必ずしも簡単なプロセスではなく、うまく機能するのが難しいことに気付くでしょう。多くの場合、それは非常に追加されているように感じます。

一方、最初から並行性とマルチマスター設計で開発されている新しいデータベースエンジンがいくつかあります。 NOSQLおよびNewSQLは新しい設計クラスです。

したがって、従来のSQLサーバーからパフォーマンスを向上させる最善の方法は、スケールアップすることです。NOSQLとNewSQLでは、スケールアップとスケールアウトの両方が可能です。

従来のRDBMSシステムが密結合されている理由は、すべて同じデータの一貫したビューが必要だからです。異なるクライアントから同じデータへの更新を受け入れる複数のサーバーがある場合、どれを信頼しますか？何らかのロックメカニズムを介してデータの一貫性を確保しようとする方法では、クライアントから読み取ったデータが古くなる可能性があるため、パフォーマンスを低下させたりデータ品質に影響を与える他のサーバーとの連携が必要です。また、サーバーは、同じレコードに書き込むときに、どのデータが最新であるかをサーバー間で決定する必要があります。ご覧のとおり、データへのアクセスが依然として非常に高速なプロセスやスレッド間だけでなく、ワークロードがサーバー全体に分散しているという事実によって、複雑な問題がより複雑になっています。

私の意見では、スケールアップ/アウトの境界は、ワークフローの並列性と、並列スレッドが互いにどの程度緊密に調整する必要があるかによって決まります。

シングルスレッド
何らかの理由で、このワークフローはシングルスレッドでのみ機能します。

1つのスレッドは、1つのシステムがスケールアップして高速化することを意味します。

密結合並列処理
これは、スレッドを相互に密結合する必要があるマルチスレッドシステムです。おそらく、プロセス間通信は非常に高速である必要があるか、またはすべてを単一のメモリマネージャで管理する必要があります。ほとんどのRDBMSシステムは、この種の並列コンピューティングです。

ほとんどの場合、これらのシステムは、例外はありますが、スケールアウトよりもスケールアップが優れています。たとえば、単一システムイメージスタイルのクラスターで動作するワークフロー、単一のメモリ領域であるがスレッド間の遅延が大きいと、スケールアウトが容易になります。しかし、そのようなSSIシステムは非常に扱いにくいため、ほとんどのエンジニアはより大きな箱を作るだけです。

疎結合並列性
これは、スレッド間の遅延が大きくても問題のないマルチスレッド/プロセスシステムです。または、お互いに話す必要はありません。スケールアウトされたWebサービングファームとレンダーファームは、この種のシステムの典型的な例です。このようなシステムは、密結合並列処理よりも簡単に大きくすることができるため、このスタイルのシステムには多くの興奮があります。

これは、スケールアウトがはるかに簡単なスタイルです。