高可用架构详解(9大常见解决方案)

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高可用架构旨在确保系统或服务的一直可用,对于大型网站非常重要,下面详解9大常见的高可用架构@mikechen

1.冗余

冗余指的是:当一个设备或组件发生故障时,其他冗余设备可以接管工作,确保服务的连续性。

冗余可以通过以下方式实现:

  • 热备份(Hot Standby): 备用设备始终保持运行状态,随时准备接管工作,这可以确保切换时间非常短。
  • 冷备份(Cold Standby): 备用设备在非活跃状态下,只有在主设备故障时才会启动,这需要一些时间来启动备用设备,但节省了资源。
  • 温备份(Warm Standby): 备用设备部分运行,但不处理流量,在主设备故障时,可以更快地接管流量。

 

2.负载均衡

使用负载均衡器将流量分发到多个服务器上,确保各服务器之间的负载平衡,避免单一服务器过载而导致服务中断。

负载均衡可以实现以下几种方式:

  • 硬件负载均衡器: 使用专门的硬件设备来分发流量,如F5等。
  • 软件负载均衡器: 在软件层面实现负载均衡,如Nginx、HAProxy等。
  • DNS负载均衡: 通过DNS解析将请求分发到不同的IP地址。

 

3.数据备份与恢复

数据备份是非常重要的,很多人低估了这项的重要性。

需要定期备份数据以防止数据丢失,并确保备份数据存储在不同的地点,以防止单一故障点。

备份可以采用以下策略:

  • 完整备份: 备份整个系统或数据库,确保数据的完整性。
  • 增量备份: 只备份自上次完整备份以来的新增数据,减少备份所需的时间和存储空间。
  • 远程备份: 将备份数据存储在远程数据中心,以防止地域性灾难。

 

4.异地多活

将系统部署在不同地理位置的数据中心,以防止单一地区的自然灾害或网络问题影响整体服务。

很多大型网站都会考虑采用异地多活的架构来解决高可用的问题,比如:阿里等。

异地多活架构旨在实现系统在多个地理位置,比如:不同的数据中心之间同时活动,以确保业务的连续性、高可用性和灾难恢复能力。

以下是异地多活架构的一些关键特点和组成部分:

  1. 多个活动站点: 架构涉及两个或多个活动站点,每个站点都可以处理客户请求和交付服务。
  2. 数据同步: 数据同步是异地多活架构的一个关键挑战,不同站点之间的数据需要保持一致性,通常采用实时或近实时的数据同步机制。
  3. 负载均衡: 负载均衡在每个站点之间分发流量,以确保各站点之间的负载平衡,从而优化资源利用率。
  4. 故障切换: 当一个站点发生故障时,请求可以自动切换到其他站点,从而确保业务的连续性,这要求系统具备快速而可靠的故障切换机制。

 

5.服务高可用

降级、熔断是在分布式系统中确保服务可用性和稳定性的关键点。

比如:

1.降级支持核心功能

在面对异常或高负载时,降级非核心功能,确保核心功能仍然可用。

例如,一个电子商务网站可能在高流量时暂时关闭一些页面元素,比如:推荐商品以保证购物和支付仍然正常进行。

2.熔断以避免系统崩溃

如果某个服务的错误率超过一定阈值,熔断器将该服务断开,防止问题在系统内蔓延,这有助于保护系统的整体稳定性。

3.优雅降级

在面对故障或异常时,服务可以降级到一个可接受的状态,而不是完全停止,这可以通过缩短超时时间、减少返回结果的数量等方式实现。

 

6.自动化运维

使用自动化工具来管理系统的运维任务,如自动扩展、自动修复、自动部署等,以降低人为错误和提高系统可用性。

这包括:

  • 自动扩展: 根据负载自动增加或减少资源。
  • 自动修复: 在发现问题时自动尝试修复,如重启问题服务。

 

7.监控和警报系统

部署监控系统来实时监测系统状态和性能指标,并设置警报,以便在问题出现之前及时采取行动。

这可以包括:

  • 实时监控: 监控服务器、网络、数据库等的健康状态和性能数据。
  • 警报系统: 设置警报规则,一旦发现异常,即时通知相关人员。

 

8.灾难恢复计划

制定详细的灾难恢复计划,包括数据恢复、系统迁移、通信恢复等。这可以包括:

  • 备份数据恢复: 根据备份数据恢复到最近一次正常状态。
  • 系统迁移: 将服务从一个数据中心迁移到另一个数据中心,以应对严重故障。

 

9.容错性设计

使用容错性架构,如使用无单点故障的组件、多重路径网络等,以减少单一故障点对系统的影响。

以上都是常见的高可用架构解决方案,不同的应用场景可能会使用不同的策略来实现高可用性。

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