高可用架構設計全面詳解(8大高可用方案)

來源：mikechen的網際網路架構

1.冗餘

高可用性的冗餘備份，是透過在系統中引入冗餘（Redundancy）來提高系統的可用性。

冗餘備份的目標是：在硬體或軟體出現故障時，系統仍能夠繼續提供服務，這是最常見的高可用解決方案。

這個方案看似簡單，但是重要性反而是最高的，很多人忘卻了這一點。

比如，資料庫裡面的主備，或者主從等等，這些就是典型的冗餘方案。

如下圖所示：

比如：一臺伺服器出現了問題，很快可以採用備用伺服器替換掉，這就是典型的冗餘。

方案不復雜，但是效果確是最好的，所以，我把冗餘放在了第一位，簡單高效。

2.負載均衡

負載均衡在大型網站，以及分散式架構，中介軟體等都會涉及到，除了能解決效能擴充套件，還有一個非常重要的特性：就是解決高可用性。

在負載均衡器層面實現冗餘，確保即使一個負載均衡器出現故障，其他冗餘的負載均衡器能夠接管服務。

如下圖所示：

比如：上圖的應用伺服器1壞掉了，還可以使用應用伺服器2、應用伺服器3來替換掉，可以非常容易的解決高可用性的問題。

這個高可用性方案，也是屬於解決容易，但是效果非常好的情況。

所以，我把負載均衡的可用方案，放到了第二位，價效比還是非常高的。

3.資料備份與恢復

資料備份與恢復，是構建高可用性系統中至關重要的組成部分，很多人低估了這項的重要性。

原因很簡單，什麼最重要？當然，是資料最重要。

所以，一定要養成，定期備份資料的習慣。

備份可以採用以下策略：

• 完整備份（Full Backup）：備份整個資料集。

• 增量備份（Incremental Backup）：備份自上一次備份以來的變化。

• 組合使用完整備份和增量備份，以在恢復時更加高效。

除此之外，還會涉及到恢復：

需要：定期測試備份的恢復過程，確保備份檔案能夠順利還原資料。

制定災難恢復計劃，包括從備份中快速恢復資料的步驟和流程。
決策級別：

以及，確定哪些資料是關鍵的，需要立即進行恢復，哪些資料可以等待。

4.異地多活

異地多活（Geo-Redundancy），是指在不同地理位置建立多個資料中心。

以確保系統在面對單一資料中心故障、自然災害、或網路問題時，仍能夠提供連續的服務。

如下圖所示：

比如：阿里就會涉及到異地多活的情況。

比如，阿里會有多個機房，在杭州、成都、北京...等等都會有機房。

如果杭州機房出現了故障，比如：火災、地震等突發情況，杭州機房就不能正常工作了。

這個時候，可以把上海等機房來頂替，這樣可以更好的保證可用性。

只不過，這個可用性，更多的是從更高的層面，也就是資料中心來保證可用性而已，屬於更高階別的可用保障。

總之，異地多活高可用性是一種強大的架構，可以提供更高階別的可用性和容災能力。

5.服務高可用

服務熔斷是一種用於保障系統高可用性的設計模式，主要用於防止由於服務故障、或異常導致的級聯故障。

如下圖所示：

設定一定的錯誤率、或響應時間閾值，當服務的錯誤率、或響應時間超過設定的閾值時觸發熔斷。

進入熔斷狀態後，拒絕一段時間內的所有請求，減輕服務的負載。

以及，在熔斷狀態下，提供降級策略，返回預設值或預設響應，以確保系統在熔斷時依然能夠提供有限的功能。

這也是屬於高可用的解決方案，只不過是從服務呼叫來保證而已。

6.自動化運維

自動化運維是保障系統高可用性的重要手段之一，透過自動化運維，可以減少人為錯誤，提高系統的穩定性和可靠性。

比如：

實現自動化的回滾機制，當新版本或配置引發問題時，能夠快速回滾到穩定的版本或配置，減少人工方式，從自動化角度來保證。

以及，配置自動化備份任務，包括：資料備份和系統配置備份，確保資料和配置的安全，同時實現自動化的恢復過程。

這裡的自動化運維，可用結合著上面我提到的冗餘、資料備份、負載等一起結合使用，會極大的提升效率。

7.監控和警報系統

當然，監控和警報系統也是確保系統高可用性的重要組成部分。

這類系統負責：實時監測系統的各種指標、效能引數和執行狀態。

如下圖所示：

監控，比如：CPU利用率、記憶體使用、磁碟空間、網路流量等。

同時在發現異常，或超過閾值時發出警報，以便及時採取措施。

透過建立健全的監控和警報系統，團隊能夠更加及時、準確地發現並解決問題，確保系統的高可用性和穩定性。

所以，大家看到的網際網路大廠，都會有一套非常嚴謹的監控，和報警機制，來保證出現了問題，可更快的解決。

這些都是，非常典型的可用性解決方案。

8.雲服務高可用

如今都是雲的時代了，所以，雲服務的高可用也是很重要。

可用，利用雲服務提供商的高可用性特性，將系統部署在多個區域，並使用雲服務的高階功能。

使用雲負載均衡、彈性計算、雲資料庫、物件儲存等服務，更好的提高可用性。

以上都是常見的高可用架構解決方案，可以根據具體系統、和業務需求選擇適當的組合，從而更好的提高系統的可用性、穩定性。