實現(xiàn)業(yè)務(wù)連續(xù)性是現(xiàn)代組織的首要關(guān)注點。停機可能會導(dǎo)致重大的財務(wù)影響，在某些情況下，還會導(dǎo)致無法恢復(fù)的數(shù)據(jù)丟失。

避免服務(wù)中斷和計劃外停機的解決方案是采用高可用性架構(gòu)。

因為每個企業(yè)都高度依賴互聯(lián)網(wǎng)，所以每一分鐘都很重要。這就是公司計算機和服務(wù)器必須始終保持運行的原因。

無論您選擇容納自己的 IT 基礎(chǔ)架構(gòu)還是選擇在數(shù)據(jù)中心托管解決方案，在設(shè)置 IT 環(huán)境時必須首先考慮高可用性。

高可用性定義

高可用架構(gòu)涉及多個 組件協(xié)同工作，以確保在特定時間段內(nèi)不中斷服務(wù)。這還包括對用戶請求的響應(yīng)時間。也就是說，可用的系統(tǒng)不僅必須在線，而且還必須響應(yīng)。

實施能夠?qū)崿F(xiàn)這一目標(biāo)的 云計算架構(gòu) 是確保關(guān)鍵應(yīng)用程序和服務(wù)持續(xù)運行的關(guān)鍵。即使發(fā)生各種組件故障或系統(tǒng)處于高壓力下，它們也能保持在線并做出響應(yīng)。

高度可用的系統(tǒng)包括在盡可能短的時間內(nèi)從意外事件中恢復(fù)的能力。 通過將流程轉(zhuǎn)移到備份組件，這些系統(tǒng)可以最大限度地減少或消除停機時間。這通常需要持續(xù)維護、監(jiān)控和初步深入測試，以確認(rèn)沒有弱點。

高可用性環(huán)境包括帶有系統(tǒng)軟件的復(fù)雜服務(wù)器集群，用于持續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)性能。首要任務(wù)是避免計劃外的設(shè)備停機。如果某個硬件出現(xiàn)故障，則不得在生產(chǎn)期間導(dǎo)致服務(wù)完全停止。

對于大型組織而言，不間斷地保持運營尤為重要。在這種情況下，幾分鐘的損失可能會導(dǎo)致聲譽、客戶和數(shù)千美元的損失。只要可用性水平不影響業(yè)務(wù)運營，高度可用的計算機系統(tǒng)就允許出現(xiàn)故障。

高可用性基礎(chǔ)架構(gòu)具有以下特征：

硬件冗余

軟件和應(yīng)用程序冗余

數(shù)據(jù)冗余

消除單點故障

如何計算高可用性正常運行時間百分比？

可用性是通過特定系統(tǒng)在特定時期（通常是一年）內(nèi)保持完全運行的時間來衡量的。

它以百分比表示。請注意，正常運行時間不一定與可用性相同。系統(tǒng)可能已啟動并正在運行，但對用戶不可用。造成這種情況的原因可能是網(wǎng)絡(luò)或 負(fù)載平衡 問題。

正常運行時間通常用五個 9 的可用性等級來表示。

如果您決定采用托管解決方案，這將 在服務(wù)水平協(xié)議 (SLA) 中定義。“一個九”的等級意味著保證的可用性為 90%。今天，大多數(shù)組織和企業(yè)至少需要“三個九”，即 99.9% 的可用性。

企業(yè)有不同的可用性需求。那些需要全年全天候運行的設(shè)備將瞄準(zhǔn)“五個九”，即 99.999% 的正常運行時間。看起來 0.1% 并沒有太大的區(qū)別。但是，當(dāng)您將其轉(zhuǎn)換為小時和分鐘時，這些數(shù)字很重要。

如何實現(xiàn)高可用性

希望實施高可用性解決方案的企業(yè)需要了解系統(tǒng)獲得高可用性所需的多個組件和要求。為確保業(yè)務(wù)連續(xù)性和可操作性，關(guān)鍵應(yīng)用程序和服務(wù)需要全天候運行。實現(xiàn)高可用性的最佳實踐涉及需要滿足的某些條件。以下是實現(xiàn) 99.999% 可靠性和正常運行時間的 4 個步驟。

1. 消除單點故障高可用性與冗余

高可用性系統(tǒng)的關(guān)鍵要素是通過在所有級別上實現(xiàn)冗余來消除單點故障 。無論是自然災(zāi)害、硬件還是電源故障，IT 基礎(chǔ)設(shè)施都必須有備用組件來替換故障系統(tǒng)。

存在不同級別的組件冗余。其中最常見的是：

N+1 模型 包括保持系統(tǒng)正常運行所需的設(shè)備數(shù)量（稱為“N”）。 萬一發(fā)生故障，每個組件都有一個獨立的備份 組件。一個例子是為應(yīng)用服務(wù)器使用額外的電源，但這可以是任何其他 IT 組件。該模型通常是主動/被動的。備份組件處于待命狀態(tài)，等待發(fā)生故障時接管。N+1 冗余也可以是主動/主動的。在這種情況下，即使主要組件正常運行，備用組件也能正常工作。請注意，N+1 模型并不是一個完全冗余的系統(tǒng)。

N+2 模型 類似于 N+1。不同之處在于該系統(tǒng)將能夠承受兩個相同組件的故障。這應(yīng)該足以讓大多數(shù)組織保持正常運轉(zhuǎn)。

2N 模型 包含雙倍數(shù)量的運行系統(tǒng)所需的每個單獨組件。該模型的優(yōu)點是您不必考慮是否存在單個組件或整個系統(tǒng)的故障。您可以將操作完全移至備份組件。

2N+1 型號 提供與 2N 相同級別的可用性和冗余，并添加了另一個組件以改進(jìn)保護。

最終的冗余是通過地理冗余來實現(xiàn)的。

這是應(yīng)對自然災(zāi)害和其他完全停電事件的唯一機制。在這種情況下，服務(wù)器分布在不同區(qū)域的多個位置。

這些站點應(yīng)放置在不同的城市、國家甚至大洲。這樣，它們就完全獨立了。如果一個地方發(fā)生災(zāi)難性故障，另一個地方將能夠接手并保持業(yè)務(wù)運行。

這種類型的冗余往往非常昂貴。最明智的決定是從數(shù)據(jù)中心遍布全球的供應(yīng)商那里尋求托管解決方案。

除了停電，網(wǎng)絡(luò)故障是導(dǎo)致業(yè)務(wù)停機的最常見原因之一。

出于這個原因，網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計必須使其保持 24/7/365 全天候運行。為了實現(xiàn) 100% 的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)正常運行時間，必須有備用網(wǎng)絡(luò)路徑。他們每個人都應(yīng)該有冗余的企業(yè)級交換機和路由器。

2.數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)

數(shù)據(jù)安全是每個企業(yè)最關(guān)心的問題之一。高可用性系統(tǒng)必須有完善的數(shù)據(jù)保護和 災(zāi)難恢復(fù)計劃。

絕對必須有適當(dāng)?shù)膫浞荨Ａ硪粋€關(guān)鍵是在數(shù)據(jù)快速丟失、損壞或完全存儲故障的情況下恢復(fù)的能力。如果您的業(yè)務(wù)需要較低的 RTO 和 RPO ，并且您無法承受丟失數(shù)據(jù)的后果，那么可以考慮的最佳選擇是使用 數(shù)據(jù)復(fù)制。有許多備份計劃可供選擇，具體取決于您的業(yè)務(wù)規(guī)模、要求和預(yù)算。

數(shù)據(jù)備份和復(fù)制與 IT 高可用性齊頭并進(jìn)。兩者都應(yīng)該仔細(xì)計劃。在冗余基礎(chǔ)架構(gòu)上創(chuàng)建完整備份對于確保數(shù)據(jù)彈性至關(guān)重要，不容忽視。

3. 帶故障檢測的自動故障轉(zhuǎn)移

在高度可用的冗余 IT 基礎(chǔ)架構(gòu)中，系統(tǒng)需要在發(fā)生故障時立即將請求重定向到備份系統(tǒng)。這稱為 故障轉(zhuǎn)移。早期故障檢測對于縮短故障轉(zhuǎn)移時間和確保最大系統(tǒng)可用性至關(guān)重要。

我們推薦的高可用性軟件解決方案之一是 Carbonite Availability。它適用于任何基礎(chǔ)設(shè)施，無論是虛擬的還是物理的。

如需快速靈活的基于云的基礎(chǔ)架構(gòu)故障轉(zhuǎn)移和故障恢復(fù)，您可以求助于 Cloud Replication for Veeam。故障轉(zhuǎn)移過程適用于整個系統(tǒng)或其可能發(fā)生故障的任何部分。每當(dāng)組件發(fā)生故障或 Web 服務(wù)器停止響應(yīng)時，故障轉(zhuǎn)移必須是 無縫 的并且是實時發(fā)生的。

該過程如下所示：

機器 1 及其克隆 機器 2 ，通常 稱為 熱備用。

機器 2 持續(xù)監(jiān)控 機器 1 的狀態(tài)以發(fā)現(xiàn)任何問題。

機器 1 遇到問題。由于多種原因，它失敗或關(guān)閉。

機器 2 自動聯(lián)機。現(xiàn)在，每個請求都被路由到 Machine 2 而不是 Machine 1。這對最終用戶沒有任何影響。他們甚至不知道Machine 1有任何問題 。

修復(fù)故障組件的問題后， 機器 1 和 機器 2 恢復(fù)其初始角色

故障轉(zhuǎn)移過程的持續(xù)時間取決于系統(tǒng)的復(fù)雜程度。在許多情況下，這將需要幾分鐘。但是，它也可能需要幾個小時。

規(guī)劃高可用性必須基于所有這些考慮，以提供最佳結(jié)果。每個系統(tǒng)組件都需要符合實現(xiàn) 99.999% 可用性和縮短故障轉(zhuǎn)移時間的最終目標(biāo)。

4.負(fù)載均衡

負(fù)載均衡器可以是硬件設(shè)備或軟件解決方案。其目的是跨多個服務(wù)器和組件分發(fā)應(yīng)用程序或網(wǎng)絡(luò)流量。目標(biāo)是 提高整體運行性能和可靠性。

它通過有效管理負(fù)載和持續(xù)監(jiān)控后端服務(wù)器的運行狀況來優(yōu)化計算和網(wǎng)絡(luò)資源的使用。

負(fù)載均衡器如何決定選擇哪個服務(wù)器？

許多不同的方法可用于跨服務(wù)器池分配負(fù)載。為您的工作負(fù)載選擇一種將取決于多種因素。其中一些包括所服務(wù)的應(yīng)用程序類型、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)和后端服務(wù)器的狀態(tài)。負(fù)載均衡器根據(jù)當(dāng)前傳入請求的數(shù)量決定使用哪種算法。

一些最常見的負(fù)載平衡算法是：

循環(huán)賽。 使用循環(huán)，負(fù)載平衡器將請求定向到第一臺服務(wù)器。它將向下移動列表到最后一個，然后從頭開始。該方法易于實現(xiàn)，應(yīng)用廣泛。但是，它沒有考慮服務(wù)器是否具有不同的硬件配置以及它們是否可以更快地過載。

最少的連接。 在這種情況下，負(fù)載均衡器將選擇活動連接數(shù)最少的服務(wù)器。當(dāng)請求進(jìn)來時，負(fù)載均衡器不會像輪詢那樣為列表中的下一個服務(wù)器分配連接。相反，它將尋找當(dāng)前連接最少的一個。在會話持續(xù)很長時間的情況下，最少連接方法對于避免 Web 服務(wù)器過載特別有用。

源 IP 哈希。 這個算法會根據(jù)請求的源IP地址來決定選擇哪個服務(wù)器。負(fù)載均衡器使用源 IP 地址和目標(biāo) IP 地址創(chuàng)建唯一的哈希鍵。這樣的密鑰使其始終能夠?qū)⒂脩舻恼埱蠖ㄏ虻酵环?wù)器。

負(fù)載均衡器確實在實現(xiàn)高可用性基礎(chǔ)架構(gòu)方面發(fā)揮著重要作用。但是，僅僅擁有一個負(fù)載均衡器并不意味著您擁有很高的系統(tǒng)可用性。

如果具有負(fù)載均衡器的配置僅路由流量以減少單臺機器上的負(fù)載，則不會使系統(tǒng)具有高可用性。

通過為負(fù)載均衡器本身實現(xiàn)冗余，您可以將其作為單點故障消除。

如果您選擇這種類型的云計算服務(wù)，那么保持高可用性是 DBaaS 提供商可以為您管理的任務(wù)之一。了解有關(guān) 數(shù)據(jù)庫即服務(wù)的更多信息。

最后：實施高可用性架構(gòu)

無論您經(jīng)營何種規(guī)模和類型的業(yè)務(wù)，如果沒有 云災(zāi)難恢復(fù)解決方案，任何類型的服務(wù)停機都可能代價高昂。

更糟糕的是，它可能會對您的聲譽造成永久性損害。通過應(yīng)用上面列出的一系列最佳實踐，您可以降低丟失數(shù)據(jù)的風(fēng)險。您還可以最大限度地減少出現(xiàn)生產(chǎn)環(huán)境問題的可能性。

如果沒有高可用性系統(tǒng)，您離線的機會會更高。

從這個角度來看，停機成本大大超過了精心設(shè)計的 IT 基礎(chǔ)架構(gòu)的成本。近年來，托管和云計算解決方案比內(nèi)部解決方案支持更受歡迎。這樣做的主要原因是它 降低了 IT 成本 并增加了更多的靈活性。

無論您選擇哪種解決方案，高可用性系統(tǒng)的好處是多方面的：

您可以節(jié)省金錢和時間，因為無需重建因存儲或其他系統(tǒng)故障而丟失的數(shù)據(jù)。在某些情況下，中斷后無法恢復(fù)您的數(shù)據(jù)。這可能會對您的業(yè)務(wù)造成災(zāi)難性的影響。

更少的停機時間意味著對用戶和客戶的影響更小。如果您的可用性以五個九來衡量，這意味著幾乎沒有服務(wù)中斷。這可以提高員工的生產(chǎn)力并保證客戶滿意度。

您的應(yīng)用程序和服務(wù)的性能將得到改善。

如果您因服務(wù)器問題不符合合同 SLA，您將避免罰款和處罰。