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title: "Scale-Up Vs Scale-Out"
date: 2023-12-05
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disqus: cynthiahackmd
image: https://i.imgur.com/lIeXOMH.png
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- "雲端網路 › 雲端運算"
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- "英文進修"
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{%hackmd @CynthiaChuang/Github-Page-Theme %}

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呃...說實話，其實我對這兩種擴展方式沒啥問題啦，但每次在寫到他們的介系詞卻總是遲遲下不了手 🤯。為此，我特地畫了張圖來幫助記憶！既然已經畫好了，不順勢整理成一篇網誌，騙一篇，好像有點對不起自己。當然，還是偏資工領域的觀點啦～至於我的英文嘛，就先別太計較了 XDDD。

是說，這篇網誌的分類好像有點隨性？但懶得再開新類別了，先這樣湊合吧！😅

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<img src="https://i.imgur.com/VKaKPZq.png" alt="Scale up vs Scale out">
Scale up vs Scale out（圖片來源: <a href="https://www.lightbitslabs.com/blog/scale-up-vs-scale-out/">Lightbits</a>）
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## 先來從字典了解 Scale-Up
在劍橋詞典中，可以發現在 [Scale](https://dictionary.cambridge.org/zht/詞典/英語-漢語-繁體/scale?q=Scale) 的定義之一是：
> the size or level of something, especially when this is large
> 大小；規模；範圍

這部份看來沒啥問題，可是有趣的是，當查片語時，我只能找到「Scale Up/Down」，卻找不到「Scale Out/In」。難道這是資工領域的專用語？🤔

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既然只查到 Scale Up/Down。那麼我們就先先來看看 [Scale sth up](https://dictionary.cambridge.org/zht/詞典/英語-漢語-繁體/scale-sth-up) 的定義：
> to increase the size, amount, or importance of something, usually an organization or process

順便也查了[柯林斯字典](https://www.collinsdictionary.com/dictionary/english/scale-up)是怎麼說的：
> If you scale up something, you make it greater in size, amount, or extent than it used to be.

乍看之下，這兩個解釋沒什麼區別，都是把==東西弄大==的意思，這個東西可以是**尺寸**、**數量**或**涵蓋範圍**。但很顯然，這樣的字面定義無法說明「Scale-Up」和「Scale-Out」的區別嘛！

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當然有增必有減，查了一下 [Scale Down](https://dictionary.cambridge.org/zht/詞典/英語-漢語-繁體/scale-sth-down) 的定義：
> to make something smaller than it was or smaller than it was planned to be

這解釋根本是直接把 increase 換成 smaller、up 換成 down 而已咩 XDDD，唯一的收穫是，我發現它還有個同義詞 [Scale Back](https://www.collinsdictionary.com/dictionary/english/scale-back)。

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在片語表中，有一個看起來跟 Scale Out 相似的字是 [out of scale](https://www.collinsdictionary.com/dictionary/english/out-of-scale)，但它跟增加、擴增無關，而是指**不合比例**。

## 資工領域中的 Scale Up
字典的定義能幫助我們理解詞語的本義，...雖然這些解釋好像沒啥用，因此我們還是得回頭看看，來聊聊資工界對 Scale Up/Down 和 Scale Out/In 的理解吧！

在資工領域中，Scale 這個詞常用來表示擴展設施的規模，使其能夠應對持續增長的需求。尤其在伺服器管理中，最常提到的就是**可擴充性（Scalability）**。簡單來說，可擴充性指的是伺服器在面對不同壓力時的應變能力。當需求上升時，適度增加伺服器規模以確保服務的穩定和可用；反之，若需求減少，則縮減規模以節省成本。

至於**如何增加規模**這件事，主流有兩種方法，也就是我們一直提到的 **Scale Up** 和 **Scale Out**。雖然從使用者的角度來看，這兩種方式似乎都能達到相同目的，但事實上，它們背後代表的是==截然不同的系統架構==，且各自適用於不同的場景需求。

<p class="illustration">
<img src="https://imgur.com/EKSlkz3.png" alt="Scale up vs Scale out">
Scale up vs Scale out
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首先是 Scale Up，也被稱為**向上擴展**或**垂直擴展（Scaling Vertically）**。它的做法是升級單一節點的硬體資源，例如提升 CPU 性能、增加記憶體容量、或擴展儲存空間。透過這種擴展，單一節點的計算或儲存能力能變得更為強大，從而應對更高的需求負載。

至於 Scale Out 則被稱為**向外擴展**或**水平擴展（Scaling Horizontally）**。這種方式透過增加節點數量，也就是通過添加更多的伺服器或機器，將工作負載分散到多個節點上來共同承擔。可以將這種方法比喻為「人海戰術」：與其讓一個人做更多事，不如找更多人一起分工合作。

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舉例來說，假設你家有一台雙槽烤麵包機，一次可以同時烤兩片吐司。但如果現在需要同時烤八片吐司，就得想辦法升級設備。這時候你有兩個選擇：第一種方式，直接買一台八槽烤麵包機，這就相當於 Scale Up（向上擴展），在單一設備上增加容量；第二種方式，添購三台雙槽烤麵包機，這就是 Scale Out（向外擴展），透過增加設備數量來解決需求。

雖然我忘記這個例子是哪裡看到的，但不得不說，真的超貼切啊！

所以該選哪個方案呢？如果你的錢包鼓鼓的話，直接去訂做八槽烤麵包機，換裝備吧；但如果只是偶爾需要烤八片吐司，平時還是兩片，那麼購買三台雙槽烤麵包機或許會更划算。

## Scale Up or Scale Out：到底該選哪個？
以目前雲端趨勢來看，Scale-Out 似乎是當前顯學，因為它更能應對現代分散式架構的需求。但隨著技術進步，平台中的節點運算能力也不斷增強，因此在某些情況下，這也可以視為一種形式的 Scale Up。因此，Scale Up 和 Scale Out 是可以並行發展的！

但相較於可以選擇並行擴展的田僑仔，我們這些口袋不太鼓的窮小子來說，如何選擇適合的擴展策略就變得至關重要了。

如果你選擇 Scale Up，操作會比較簡單，升級也比較快速，能夠短時間內解決問題。然而，當計算與儲存需求逐步攀升時，硬體升級的成本也會水漲船高，但效益卻會逐漸遞減。此外，瘋狂升級單一節點不僅成本高，還會讓維護成本居高不下，還可能引發單點故障的風險。

相比之下，Scale Out 的優勢在於每新增一個節點的成本相對較低，且可以更靈活地分擔負載。不過，這種擴展方式初期的挑戰不容小覷：分散式架構對技術和管理的要求都更高，部署和維護的難度也隨之增加。但長期來看，隨著技術成熟，這些挑戰會被逐漸克服，最終呈現出比 Scale Up 更低的管理難度。

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窮小子既然無法兩手都抓，只能從**成本**、**複雜度**、**未來成長**等方面來權衡選擇 XDDD。畢竟，不同的擴展方式對應不同的需求和限制，找到適合自身的解決方案才是關鍵。

如果你的專案特性符合以下情況，那麼 **Scale Up** 可能是更適合的選擇：
1. **有限的可擴展性**
如果你的應用並不需要大規模的擴展，僅透過硬體升級就能輕鬆滿足需求，那麼選擇 Scale Up 更為簡單，且不會增加額外的複雜性。
2. **高耦合的系統架構**
當元件之間高度耦合且難以分離時，將負載分配到多台伺服器會變得非常困難，這時提升單一節點的性能是更實際的解法。
3. **低延遲需求**
如果應用對於延遲有極高需求，導致節點間的通訊開銷會成為瓶頸，那麼集中處理的 Scale Up 是更適合的選擇。

而如果你的專案需求與以下情況相符，那麼選擇 **Scale Out** 會更為有利：
1. **快速成長或變動的應用場景**
當你的流量或需求呈現快速增長或變動時，Scale Out 能夠靈活應對不斷增長的需求，而無需頻繁升級硬體。
2. **災難復原**
如果應用需要高可用性並希望從錯誤中快速恢復，Scale Out 通過分散負載來提高可用性，確保即便某些節點故障，系統仍能正常運行。
3. **易於分發的架構**
如果你的應用支持分佈式部署，且能輕鬆分配至多台伺服器上，那麼 Scale Out 無疑是最合適的選擇。

無論是選擇 Scale Up 還是 Scale Out，最重要的是要充分了解自己應用的需求和限制。初期階段，選擇單一節點升級可能是最佳選擇；然而，隨著需求的增長，向外擴展的靈活性便成為不可或缺的關鍵。就像烤吐司一樣，最終的選擇還是要根據你的「肚子容量」和「預算」，來決定最合適的方式。

## 參考資料
1. Collins Ayuya (2022-03-21)。[Scale Up vs Scale Out: Data Center Infrastructure](https://www.serverwatch.com/storage/scale-up-vs-scale-out/)。檢自 ServerWatch (2023-02-17)。
2. Justin Stoltzfus (2020-12-15)。[What is the difference between scale-out versus scale-up?](https://www.techopedia.com/7/31151/technology-trends/what-is-the-difference-between-scale-out-versus-scale-up-architecture-applications-etc)。檢自 techopedia (2023-02-17)。
3. Paul Kirvan (2022-08-02)。[Differences in scale-up vs. scale-out storage](https://www.techtarget.com/searchstorage/tip/Differences-in-scale-up-vs-scale-out-storage)。檢自 TechTarget (2023-02-17)。
4. Carol Platz (2022-02-16)。[What is Scale-up vs Scale-out?](https://www.lightbitslabs.com/blog/scale-up-vs-scale-out/) 。檢自 Lightbits (2023-02-17)。
5. Omnigeeker (2018-12-05)。[云存储的未来：Scale Up还是Scale Out？](https://zhuanlan.zhihu.com/p/51625766)。檢自 知乎 (2023-07-05)。

## 更新紀錄
:::spoiler 最後更新日期：2023-12-05
- 2023-12-05 發布
- 2023-07-05 完稿
- 2023-02-17 起稿
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