擬好策略 才能實現虛擬化技術秒級擴充力

用虛擬化平臺擴充運算資源的速度可以多快？相較於傳統安裝實體伺服器要數天，甚至數周的部署速度，虛擬化平臺可以在數小時，甚至十來分鐘內，就可以提供一個新的虛擬機器來執行應用系統，的確快上數倍。

甚至，VMware臺灣資深技術顧問鄭建華表示，若是因應可預期的爆量，技術上可以達到「秒」級的擴充力，但若是不可預期的爆量，則只能達到以分為單位的擴充彈性。

「分」級水平擴充方法

鄭建華表示，用虛擬化技術擴充運算資源有3種作法，不同的作法能實現的資源擴充速度不一樣。對於不可預期的爆量需求，例如像手機預購網站塞爆的情況，最快只能在數分鐘內擴充資源，現有技術還無法將虛擬機器的擴充速度，縮短到1分鐘以內。

主要原因是，鄭建華解釋，雖然複製虛擬機器映象檔的速度很快，幾秒內就可以完成，但是虛擬機器內的作業系統開機需要一段時間，再加上應用系統啟動時間，往往需要1分鐘以上，也就拖慢了虛擬化平臺擴充資源的速度，只能達到「分」級的擴充力。

鄭建華表示，實務上一般企業會依據長期用量，也就是觀察一段持續期的用量變化，例如一個應用程式持續10分鐘都處於高負載的情況，才會動態調整來回應。這個持續期也是一種設定應用系統服務等級的方式，常見的持續期有10分鐘、15分鐘或30分鐘。因此，鄭建華表示，對企業內部應用系統而言，以分鐘為單位來擴充資源就夠了。

「秒」級水平擴充方法

虛擬化技術第二種擴充運算資源的作法，能在幾秒就可以完成動態調整，但前提是企業得先準備好虛擬機器，並且先啟動執行。當提供服務的虛擬機器塞爆時，透過負載平衡設備，將已經啟用的虛擬機器加入服務叢集來分擔流量，這樣擴充資源的速度就可縮短到幾秒內完成。

企業不只得先備妥且開啟足夠多的虛擬機器，並且要在每個虛擬機器中預先裝妥需要的應用系統，才能在應用系統需要擴充時，就能即時獲得支援，鄭建華表示：「企業必須能預估最大的擴充需求，事先備妥所有資源，虛擬化技術才能達到秒級擴充力。」

不過，鄭建華表示，這些備用的虛擬機器雖然開啟了，但是因為沒有實際執行企業應用，不會耗用太多實體伺服器的資源；只是，在一臺實體伺服器中也不能預先開啟太多虛擬機器，免得等到要使用這些虛擬機器時，反而實體伺服器的效能不足而影響虛擬機器。

要實現這樣的秒級擴充力，企業得先估算出最大用量，不管是用最大同時連線數、最大同時連線用戶數，或是最高網路流量等，都要找出應用系統的最高用量。

另外也要事先測試虛擬機器的能力，了解應用系統在不同規格的虛擬機器的執行效能，因為不同的應用程式需要耗用的運算資源不同，在虛擬機器中執行的效能也就不一樣，虛擬機器所配備的運算資源多寡，就影響著應用程式的效能。企業得先量測出不同虛擬機器的效能資訊，再比較所預估的最大用量，就可以計算出滿足最大用量需要多少虛擬機器。

例如一支應用系統在1個雙虛擬核心搭配256MB記憶體的虛擬機器中執行，可以承載1,000名用戶，企業若評估最大要服務10,000名用戶，就得事先啟用至少10個這種規格的虛擬機器，等到應用系統的使用率提高時，就可以在幾秒內擴充新的虛擬機器來分攤負載。

另外，要有秒級擴充力，得導入自動化的動態擴充機制，因為用人工監控流量變化，再手動增加虛擬機器來分流，再快還是需要數秒的時間，速度絕對比不上透過腳本程式呼叫虛擬化管理平臺的API。自動化動態擴充技術可依據警戒值，動態增加或者是減少虛擬機器的數量。

像iPhone 5預購網站或是火車訂票服務，都是提供外部民眾使用的服務，若以分為單位來擴充，速度上仍然來不及因應。這也是中華電信數據通信分公司重新設計臺鐵訂票系統的做法，先預估好最大流量，並且備妥承載最大流量所需的虛擬機器資源，並且在訂票服務啟用前，就先開啟至少能承載過半流量的虛擬機器，才足以快速因應搶秒的訂票行為。

「秒」級垂直擴充方法

上述兩種方式都是水平擴充的作法（Scale-out），虛擬機器還可以採取垂直擴充的方式（Scale-up），直接擴充虛擬機器的規格，例如增加虛擬處理器的核心數，或是動態增加記憶體，來提高應用系統的承載量。

鄭建華表示，這種擴充方式也可以達到秒級擴充的效果，以VMware的虛擬機器為例，單一虛擬機器最大可以增加到64顆虛擬處理器核心，記憶體則可以達到1TB。

但是採取垂直擴充的方式，虛擬機器的擴充能力就會受限於所在的實體伺服器。而實體伺服器的運算資源終究有限，無法使用垂直擴充的方式無限制地提高虛擬機器的運算能力。

整體來說，採用虛擬化技術來動態擴充雲端資源，是有條件的，技術上並非無法達到以秒為單位的反應能力，但在面臨不可預期的暴量需求時，得採取特別設計的作法。

常見的大型雲端服務如Facebook，Twitter、Google搜尋網站，這類網站之所以能快速動態擴充，是因為這些網站服務對資料一致性的要求不同，這類雲端服務可以容忍部分資料遺失，或暫時出現不一致的情況，所以，可以善用分散式架構來快速擴充運算資源。

但是企業應用系統卻不能容許資料出現不一致，尤其是與帳務、財務相關的資訊，所以，就難以採用分散式架構的解決方案，例如分散式的NoSQL資料庫來解決暴量的擴充需求。

企業若是租用公有雲IaaS服務，如Amazon EC2，微軟Azure等服務的虛擬機器，同樣也會遇到虛擬機器內建作業系統開機的延遲影響，而無法在1秒內快速擴充。

當然，租用公有雲服務的好處是，可以事先租用足夠的虛擬機器，等到有實際使用時再按量計費，比自建虛擬平臺更容易實現秒級擴充力的效果。

不過，採用NoSQL資料庫再搭配雲端公有雲服務，也不一定能達到秒級的擴充速度。

例如臺灣打造出全球5百萬下載量手機即時通訊軟體Cubie Messenger的力可科技，就租用了Amazon EC2來執行分散式資料庫Cassandra，每次新增一個服務節點，從取得虛擬機器空機到節點設定完成後，再自動複寫資料、重新平衡資料庫存取負載，啟動分散儲存機制等作業程序，也要10分鐘才能完成，而這已經是非常迅速的擴充速度了。

雲端是救星，但不是萬靈丹

整體來說，從技術上來看，雲端運算所謂的彈性擴充是有前提的，尤其是透過虛擬化技術來實現擴充彈性的作法，不論是技術上，或是實務上，企業應用可以實現以分為單位的擴充力，但要進一步達到秒級擴充力，則還要往前跨好大的一步。

雲端運算失靈了嗎？其實不盡然，事實上，雲端運算解決了不少問題，但雲端運算終究不是萬靈丹。

對許多企業而言，虛擬化能提供30分鐘或是1個小時的擴充速度，就已經足夠了。甚至，服務擴充能力或承載速度，是成本與服務水準的策略考量，要了解不同雲端運算技術的能耐，才不會迷失於雲霧中。