垂直資源調度 (又稱向上擴充) 是指為現有伺服器增加更多運算能力。您會保留相同的資料庫節點，但為其提供更多 CPU、記憶體或儲存空間來完成工作。

這通常被視為擴充關聯式資料庫的傳統方式。由於所有資料仍集中在同一處，因此架構得以保持簡單。

優點

• 簡易性：程式碼不變，因為對應用程式來說，資料庫仍像單一機器
• 維護更輕鬆：只需要管理及更新一部伺服器
• 一致性：不必擔心多個伺服器之間的資料同步問題

挑戰

• 硬性限制：每部機器都有容量上限。最終，您就無法在單一伺服器中新增更多硬體
• 停機時間：停機時間：您通常需要暫時將資料庫離線，才能執行這些硬體升級
• 單點故障：如果該伺服器故障，整個應用程式也會隨之停擺

代管資料庫服務 (例如 Cloud SQL) 可讓您輕鬆變更機器大小，只要按幾下滑鼠即可完成垂直資源調度，但請務必記得，您仍可能達到實體硬體限制。

小規模：假設一家快速成長的新創公司在單一資料庫上執行網頁應用程式。當流量開始攀升時，這家公司可以改用較大的執行個體，進而獲得更多運算能力來處理額外的訪客，不必重寫應用程式程式碼。

企業規模：擁有舊版系統的大型企業也可能採用垂直資源調度。這類系統通常仰賴資料之間的複雜關係。由於這類企業的程式碼是為單一資料庫所建構，因此可透過提升單一機器的效能來向上擴充，不必嘗試遷移至分散式系統。

內部需求：部分公司也會針對內部報表採用垂直資源調度。這類公司可能會在主要資料庫伺服器中新增更多 RAM，以便更快處理耗用大量資源的大型查詢，同時確保一般使用者的體驗不受影響。

水平資源調度 (又稱向外擴充) 是指在資料庫系統中新增機器，而非提升單一機器的效能，藉此將工作分配給一群伺服器。這是現代雲端運算和分散式系統的核心概念。

工程師會運用資料分割 (sharding) 和複製 (replication) 等技術來達成這個目標，前者將資料切成較小的區塊並分散到不同伺服器，後者則將資料複製到多個節點。

優點

• 成長無極限：隨著需求增加，您可以持續新增機器
• 高可用性：由於有多部伺服器，即使其中一個節點故障，系統仍可維持運作
• 成本效益：您可以使用較便宜的標準硬體，不必購買昂貴的大型伺服器

挑戰

• 複雜度：應用程式需要知道如何與多個伺服器通訊，這會增加設計難度
• 資料一致性：在多部機器上同步資料可能難以管理
• 程式碼變更：您可能需要變更應用程式程式碼，才能處理分散式資料庫環境

Spanner 等分散式 SQL 資料庫可協助您解決這些難題。Spanner 會處理在多部機器之間同步資料的繁重工作，因此您不必手動分割資料，也不必犧牲關聯式資料庫所提供的保障。這樣一來，您就能向外擴充，同時避免系統過於複雜。

容量：全球電子商務平台可能會在大型特價活動期間，進行水平資源調度。當數百萬人同時造訪網站時，系統會自動將資料重新分配至新節點，以處理流量，確保單一伺服器不會過載。

備援：關鍵任務財務應用程式有時也會採用水平資源調度。這類應用程式可將資料庫分散到多個實體位置，也就是可用區。這種設定有助於確保即使某個資料中心發生問題，應用程式仍能正常運作，兌現資料一致性的承諾。

鄰近性：全球遊戲公司可能會在世界各地部署資料庫節點。將資料庫節點設在離玩家較近的位置，就能提供快速流暢的體驗，延遲時間極短。舉例來說，如果玩家住在東京，系統會將其設定檔資料儲存在東京的資料庫節點，確保讀寫速度極快。

水平和垂直資源調度之間的主要差異，在於將資源新增至系統的方式。垂直資源調度是提升單一機器的效能，水平資源調度則是將更多機器加入網路。

決定如何擴充資料庫時，通常會考量預算、資料量和所需運作時間。一般建議如下：

• 如果流量可預測且適中，建議先採用垂直資源調度，因為設定起來較簡單快速。
• 如果您的應用程式需要全球規模或持續運作，建議從一開始就規劃水平擴充。雖然設計上較費心，但日後可省去許多麻煩。