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高可用架构最全详解(八大主流架构方案)

发表于:2024-05-17 作者:mikechen 来源:mikechen的互联网架构

高可用架构对于大型网站非常重要,也是大厂重点考察的内容,下面详解8大主流的高可用架构解决方案。

高可用架构

高可用架构(High Availability Architecture),是指在任何情况下都能确保系统持续运行,且服务不中断的设计方法。

高可用架构的设计、和实施,是一个复杂而系统化的过程,需要综合考虑:硬件、软件、网络、数据......等多个方面。

总之,要实现系统的高可用性,需要考虑硬件、以及软件...等来综合考虑,下面我就详解常见的8大高可用架构方案。

高可用服务器

我们的系统都是部署在物理服务器上的,无论是自建,还是部署到云上,本质都是物理服务器。

这时候,就会涉及到非常重要的硬件服务器的高可用了。

比如:多台硬件服务器、多块硬盘......等,需要确保单点硬件故障,导致的系统停机。

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这个时候,第一优先:就需要考虑到架构的冗余,出现故障,是否可用马上切换。

这就是典型的高可用硬件的设计原则,比如:

  1. 消除单点故障: 确保每个硬件组件都有备份、或冗余设计。
  2. 冗余配置: 通过冗余电源、网络、存储等,增强系统的容错能力。
  3. 自动化管理: 利用监控和管理工具,实现硬件故障的自动检测、和处理。
  4. 定期测试和维护: 定期进行硬件故障演练和维护,确保在实际故障发生时系统能迅速恢复。

这些都是典型的高可用服务器方案,可用根据自己的情况,来综合考虑使用。

高可用负载

负载均衡不仅可以提升系统的性能,另一个重要的作用:还可以极大的提升可用性。

原因:很简单,如果负载的机器出现了故障,可以快速把新的服务器来替换。

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这里,主要包含常见的两大类:

1、硬件负载均衡器

使用硬件负载均衡设备,比如:F5 Big-IP、Cisco ACE...将网络流量分配到多个服务器或服务节点,提高系统的可用性和性能。

硬件负载最大的好处就是性能高,最大的缺点也是一样:就是贵。

2、软件负载均衡器

由于硬件比较贵,所以,后续出现大量的软件负载均衡。

比如:Nginx、HAProxy.....等软件负载均衡来分发流量,增强应用层的高可用性。

高可用数据

高可用数据,在架构设计上是非常重要的,因为:数据是最宝贵的。

所以,必须保证数据备份,这是大家容易做到,但大家经常忽视的。

比如:

  • 全量备份: 对整个数据集进行完全备份,优点是恢复时只需一次操作即可完成,但备份时间长、占用存储空间大。
  • 增量备份: 只备份自上次备份以来发生变化的数据,优点是备份速度快、占用空间少,但恢复时需依次应用所有增量备份。
  • 每日备份: 适用于重要数据,每天进行全量或增量备份,确保数据尽可能最新。
  • 每周备份: 适用于变化不频繁的数据,每周进行一次全量备份,配合每日增量、或差异备份。
  • 异地备份: 将备份数据存储在远程数据中心,确保在本地灾难发生时数据仍然安全。

可以结合自己的情况,来最终选择备份的方案。

高可用安全

高可用安全,是指在设计和配置上确保系统和数据不仅具备高可用性,同时也需要考虑数据的安全。

比如:

  • 数据加密: 对备份数据进行加密,防止在传输、和存储过程中被窃取、或篡改。
  • 传输加密: 使用TLS/SSL加密网络传输,确保数据在传输过程中不被窃取、或篡改。
  • 访问控制: 实施严格的访问控制策略,确保只有授权人员、和系统能够访问备份数据。
  • 合规性: 确保备份、和恢复流程,符合行业法规和企业内部的安全、和隐私政策。

这些都可以有效提升系统和数据的高可用性、和安全性,确保系统能够持续稳定运行。

高可用冗余

比如:常见的数据库,主备模式就是典型的高可用冗余。

主备模式

主备模式,就是 部署两台、或多台负载均衡器,其中一台作为主负载均衡器,其他作为备份。

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当主负载均衡器故障时,备份负载均衡器自动接管。

主主模式

多台负载均衡器同时工作,共同分担流量,此模式提高了负载均衡器的总处理能力、和高可用性。

高可用运维

自动化运维,是通过自动化工具和流程来简化系统的部署、监控、维护和故障恢复工作。

为什么要使用自动化呢?原因很简单,因为:很多故障不能靠人为来解决,需要自动运维来解决是最高效的。

所以,需要考虑自动化运维来,一起解决高可用。

这包括:使用配置管理工具、自动化测试和部署流水线、以及自动化故障检测、和恢复机制等。

监控和警报系统

这里还会结合监控和报警,来提醒人为去提前解决高可用的问题。

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通过监控和警报系统,可以实时监测系统健康状态和性能指标,并在发生异常或超过预设阈值时发出警报的系统。

这包括实施系统监控、日志记录、性能指标收集和警报通知等功能,以及故障检测和恢复机制。