Hiểu tính sẵn sàng cao
Tính sẵn sàng cao (HA) là đặc điểm của hệ thống phần mềm đảm bảo hoạt động liên tục và thời gian ngừng hoạt động tối thiểu trong các sự kiện đã lên kế hoạch và ngoài kế hoạch, mang lại trải nghiệm người dùng đáng tin cậy và nhất quán. Tính sẵn sàng cao rất quan trọng đối với các doanh nghiệp và dịch vụ phần mềm yêu cầu dịch vụ không bị gián đoạn cho khách hàng, đặc biệt là trong thị trường cạnh tranh cao hiện nay, nơi ngay cả thời gian ngừng hoạt động ngắn cũng có thể ảnh hưởng đáng kể đến doanh thu, danh tiếng và sự hài lòng của khách hàng.
Mục tiêu chính của Tính sẵn sàng cao là tăng khả năng phục hồi của hệ thống, đảm bảo hệ thống có thể tiếp tục hoạt động trong nhiều tình huống lỗi khác nhau, chẳng hạn như trục trặc về phần cứng hoặc phần mềm, mất mạng và các sự kiện không mong muốn khác. Tính sẵn sàng cao tập trung vào việc thiết kế kiến trúc, cơ sở hạ tầng và hoạt động của hệ thống phần mềm để ngăn chặn hoặc giảm thiểu ảnh hưởng của những lỗi đó và phục hồi nhanh chóng sau chúng.
Nguyên tắc chính cho thiết kế có tính sẵn sàng cao
Có một số nguyên tắc chính cần xem xét khi thiết kế hệ thống phần mềm có tính sẵn sàng cao. Những nguyên tắc này hướng dẫn kiến trúc và triển khai hệ thống để đạt được mức độ phục hồi, mạnh mẽ và khả năng chịu lỗi mong muốn. Hãy cùng khám phá những nguyên tắc chính này một cách chi tiết:
- Loại bỏ các điểm lỗi đơn lẻ: Các điểm lỗi đơn lẻ (SPOF) là các thành phần trong một hệ thống mà nếu chúng bị lỗi, có thể khiến toàn bộ hệ thống ngừng hoạt động. Để đạt được Tính sẵn sàng cao, điều cần thiết là phải xác định và loại bỏ các SPOF này bằng cách đưa ra khả năng dự phòng và khả năng chịu lỗi ở mọi cấp độ của hệ thống.
- Nắm bắt sự dư thừa và sao chép: Sự dư thừa và sao chép là điều cần thiết để đạt được tính sẵn sàng cao. Bằng cách có nhiều phiên bản của thành phần ứng dụng và dữ liệu, hệ thống có thể tiếp tục hoạt động ngay cả khi một hoặc nhiều thành phần bị lỗi.
- Triển khai Cân bằng tải và Quản lý lưu lượng: Phân phối hiệu quả các yêu cầu và lưu lượng đến trên nhiều tài nguyên hoặc phiên bản có thể ngăn chặn các phiên bản quá tải, tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên cũng như cải thiện hiệu suất và tính khả dụng của hệ thống.
- Tự động chuyển đổi dự phòng và khôi phục: Cơ chế chuyển đổi dự phòng và khôi phục tự động phát hiện lỗi và bắt đầu quá trình chuyển đổi dự phòng sang các phiên bản hoạt động tốt mà không cần can thiệp thủ công. Điều này làm tăng tốc độ và hiệu quả bảo trì hệ thống và giảm thời gian ngừng hoạt động.
- Giám sát và cảnh báo chủ động: Cần áp dụng các cơ chế giám sát và cảnh báo để cho phép phát hiện sớm các sự cố và lỗi trong hệ thống. Dữ liệu này có giá trị để xác định nguyên nhân gốc rễ, kích hoạt các quy trình khôi phục tự động và duy trì Tính sẵn sàng cao.
- Lập kế hoạch và kiểm tra lỗi: Lập kế hoạch và kiểm tra kỹ lưỡng các tình huống lỗi khác nhau để đảm bảo hệ thống vẫn có khả năng phục hồi và khả dụng cao trong các điều kiện khác nhau. Điều này bao gồm kiểm tra hiệu suất, kỹ thuật hỗn loạn và kiểm tra chuyển đổi dự phòng và phục hồi.
Dự phòng và nhân rộng
Dự phòng và sao chép là những khía cạnh quan trọng của thiết kế Tính sẵn sàng cao. Dự phòng đề cập đến việc có sẵn nhiều phiên bản của các thành phần ứng dụng để xử lý các yêu cầu, trong khi sao chép là tạo ra nhiều bản sao dữ liệu trên các thành phần hệ thống. Cả dự phòng và sao chép đều giúp giảm thiểu tác động của lỗi thành phần và duy trì tính liên tục của hệ thống. Có một số khía cạnh cần xem xét khi triển khai dự phòng và sao chép trong hệ thống Tính sẵn sàng cao:
- Dự phòng ứng dụng: Bằng cách triển khai nhiều phiên bản của các thành phần ứng dụng, chẳng hạn như máy chủ web và máy chủ ứng dụng, bạn mang lại khả năng phục hồi trước sự cố của một thành phần duy nhất. Dự phòng ứng dụng thường đạt được thông qua phân cụm, trong đó các phiên bản làm việc cùng nhau để xử lý các yêu cầu đến.
- Sao chép dữ liệu: Sao chép dữ liệu liên quan đến việc tạo và duy trì nhiều bản sao của cùng một dữ liệu trên các thiết bị hoặc vị trí lưu trữ khác nhau. Điều này cung cấp khả năng chịu lỗi đối với các lỗi của các thành phần lưu trữ dữ liệu. Sao chép dữ liệu có thể được thực hiện bằng nhiều kỹ thuật khác nhau, chẳng hạn như sao chép đồng bộ hoặc không đồng bộ, tùy thuộc vào mức độ nhất quán dữ liệu và độ trễ của hệ thống mong muốn.
- Dự phòng địa lý: Để đảm bảo Tính sẵn sàng cao ngay cả khi trung tâm dữ liệu gặp sự cố, việc triển khai các phiên bản và dữ liệu trên nhiều vị trí hoặc khu vực địa lý là điều cần thiết. Dự phòng địa lý cung cấp khả năng chịu lỗi chống lại sự cố ngừng hoạt động trên quy mô lớn có thể ảnh hưởng đến toàn bộ trung tâm dữ liệu.
- Dự phòng cấp độ thành phần: Để loại bỏ các điểm lỗi duy nhất trong cơ sở hạ tầng của bạn, hãy cân nhắc việc áp dụng dự phòng ở cấp độ thành phần. Điều này có thể bao gồm nguồn điện dự phòng, bộ chuyển mạch mạng, bộ cân bằng tải và các thành phần cơ sở hạ tầng khác để đảm bảo hệ thống phần mềm của bạn hoạt động liên tục.
Bằng cách hiểu và triển khai hiệu quả dự phòng và sao chép, bạn có thể đạt được một hệ thống phần mềm có tính sẵn sàng cao, có thể duy trì hoạt động liên tục và phục hồi nhanh chóng sau các sự kiện bất ngờ.
Cân bằng tải và quản lý lưu lượng
Cân bằng tải và quản lý lưu lượng là những thành phần quan trọng của kiến trúc có tính sẵn sàng cao (HA). Mục tiêu chính của họ là phân phối các yêu cầu đến và lưu lượng truy cập một cách tối ưu trên nhiều phiên bản hoặc tài nguyên trong hệ thống phần mềm, ngăn ngừa tình trạng quá tải, tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên cũng như nâng cao hiệu suất và tính khả dụng của hệ thống.
Cân bằng tải
Cân bằng tải là thành phần cốt lõi của quản lý lưu lượng trong hệ thống HA. Họ nhận được yêu cầu của khách hàng và định tuyến chúng một cách thông minh đến máy chủ hoặc phiên bản thích hợp nhất để xử lý yêu cầu. Bộ cân bằng tải có thể dựa trên phần cứng hoặc phần mềm và chúng thường hoạt động ở các lớp mô hình OSI khác nhau, chẳng hạn như Lớp 4 (Lớp truyền tải) hoặc Lớp 7 (Lớp ứng dụng). Một số thuật toán cân bằng tải có thể được sử dụng để xác định mục tiêu tốt nhất cho từng yêu cầu, bao gồm:
- Round Robin: Phân phối yêu cầu đồng đều giữa tất cả các máy chủ trong nhóm, bất kể tải hiện tại của chúng.
- Ít kết nối nhất: Định tuyến các yêu cầu đến máy chủ có ít kết nối hoạt động nhất, coi các máy chủ có ít kết nối hơn là ít tải hơn.
- Thời gian phản hồi ít nhất: Chỉ định các yêu cầu đến máy chủ có thời gian phản hồi thấp nhất, xem xét cả tải của máy chủ và độ trễ mạng.
- Dựa trên hàm băm: Định tuyến các yêu cầu đến các máy chủ cụ thể dựa trên các giá trị băm, chẳng hạn như địa chỉ IP của máy khách hoặc các tham số yêu cầu, đảm bảo việc gán nhất quán và sử dụng hiệu quả bộ nhớ đệm phía máy chủ.
Kỹ thuật quản lý giao thông
Quản lý lưu lượng hiệu quả trong kiến trúc HA đòi hỏi một số kỹ thuật để tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên, giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động và duy trì hoạt động liên tục. Một số kỹ thuật thường được sử dụng bao gồm:
- Chia tỷ lệ theo chiều ngang: Thêm hoặc xóa phiên bản của các thành phần ứng dụng dựa trên khối lượng công việc, cung cấp khả năng mở rộng quy mô động để điều chỉnh các biến động về lưu lượng truy cập một cách hiệu quả.
- Giới hạn tỷ lệ: Thực thi các giới hạn về tốc độ chấp nhận hoặc xử lý yêu cầu, ngăn chặn các cuộc tấn công từ chối dịch vụ và đảm bảo việc sử dụng tài nguyên hợp lý giữa các khách hàng.
- Điều chỉnh: Giảm tốc độ xử lý các yêu cầu trong điều kiện tải cao hoặc tình trạng hệ thống bị suy giảm, duy trì sự ổn định và ngăn chặn tình trạng quá tải của máy chủ.
- Kiểm soát nhập học: Từ chối các yêu cầu khi hệ thống đang ở tình trạng cực kỳ căng thẳng hoặc khi việc sử dụng tài nguyên đạt đến ngưỡng xác định trước, đảm bảo sự ổn định và ngăn ngừa các lỗi nghiêm trọng.
Tự động chuyển đổi dự phòng và phục hồi
Chuyển đổi dự phòng và khôi phục tự động đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì tính sẵn sàng cao vì chúng phát hiện lỗi và tạo điều kiện chuyển đổi liền mạch các yêu cầu sang các phiên bản hoạt động tốt mà không cần can thiệp thủ công. Họ cũng bắt đầu các quy trình khôi phục để khôi phục các thành phần bị lỗi đồng thời giảm thời gian ngừng hoạt động và hạn chế gián đoạn dịch vụ người dùng.
Chiến lược chuyển đổi dự phòng
Các chiến lược chuyển đổi dự phòng khác nhau có thể được triển khai tùy thuộc vào kiến trúc và yêu cầu của hệ thống phần mềm, bao gồm:
- Chủ động-Thụ động: Trong chiến lược này, phiên bản dự phòng có thể tiếp quản khi phiên bản chính bị lỗi. Phiên bản thụ động thường xuyên nhận được các bản cập nhật và dữ liệu sao chép từ phiên bản hoạt động, đảm bảo tính nhất quán của dữ liệu và giảm thiểu gián đoạn trong quá trình chuyển đổi dự phòng.
- Active-Active: Tất cả các phiên bản đều tích cực xử lý yêu cầu và chia sẻ khối lượng công việc. Nếu một phiên bản không thành công, các phiên bản còn lại sẽ tiếp tục xử lý các yêu cầu và tải sẽ được phân phối lại giữa chúng. Cách tiếp cận này cung cấp khả năng chịu lỗi và sử dụng tài nguyên tốt hơn so với chiến lược chủ động-thụ động.
Quá trình phục hồi
Quy trình khôi phục tự động giúp khôi phục các thành phần bị lỗi và duy trì mức độ sẵn sàng cao. Chúng bao gồm:
- Kiểm tra tình trạng: Thường xuyên kiểm tra tình trạng của các phiên bản và thành phần, xác định sự cố và bắt đầu quá trình khôi phục nếu cần thiết.
- Tự động điều chỉnh quy mô: Tự động cung cấp hoặc hủy cung cấp các phiên bản dựa trên khối lượng công việc, duy trì mức dung lượng tài nguyên được xác định trước và thay thế các phiên bản bị lỗi.
- Phục hồi dữ liệu tự động: Tự động khôi phục dữ liệu từ bản sao lưu hoặc bản sao khi xảy ra lỗi lưu trữ hoặc hỏng dữ liệu.
Giám sát và cảnh báo
Giám sát và cảnh báo là cần thiết để duy trì tính sẵn sàng cao. Chúng cho phép phát hiện sớm các sự cố và lỗi trong hệ thống, cung cấp dữ liệu có giá trị để xác định nguyên nhân gốc rễ và kích hoạt các quy trình khôi phục tự động. Hệ thống giám sát và cảnh báo hiệu quả giúp giảm thời gian ngừng hoạt động và đảm bảo hoạt động liên tục.
Giám sát
Một chiến lược giám sát toàn diện cần bao gồm nhiều khía cạnh khác nhau của hệ thống, bao gồm:
- Số liệu cơ sở hạ tầng: Giám sát việc sử dụng CPU, mức tiêu thụ bộ nhớ, dung lượng ổ đĩa, thông lượng mạng và các số liệu khác liên quan đến cơ sở hạ tầng cho phép xác định nhanh chóng các tắc nghẽn tiềm ẩn và hạn chế về tài nguyên.
- Số liệu ứng dụng: Các số liệu cấp ứng dụng như tỷ lệ yêu cầu, tỷ lệ lỗi và thời gian phản hồi có thể được theo dõi để phát hiện các vấn đề về hiệu suất và các lỗi tiềm ẩn.
- Số liệu tùy chỉnh: Các số liệu dành riêng cho doanh nghiệp được thiết kế riêng cho từng ứng dụng cũng có thể được theo dõi để thu được thông tin chi tiết có giá trị về hiệu suất hệ thống và trải nghiệm người dùng.
Để giám sát hiệu quả các số liệu này, có nhiều công cụ và nền tảng khác nhau, chẳng hạn như giải pháp giám sát nguồn mở (ví dụ: Prometheus, Grafana), công cụ giám sát thương mại (ví dụ: Datadog, New Relic) hoặc các dịch vụ gốc đám mây (ví dụ: Amazon CloudWatch , Google Stackdriver).
Cảnh báo
Hệ thống cảnh báo phải thông báo cho các nhóm liên quan về các vấn đề hoặc lỗi tiềm ẩn trong hệ thống, cho phép hành động kịp thời và giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động. Một chiến lược cảnh báo hiệu quả bao gồm:
- Cảnh báo dựa trên ngưỡng: Cảnh báo được tạo khi số liệu cụ thể vượt quá ngưỡng được xác định trước, báo hiệu các sự cố hoặc lỗi hiệu suất tiềm ẩn trong hệ thống.
- Cảnh báo phát hiện bất thường: Cảnh báo được kích hoạt khi hiệu suất của hệ thống sai lệch đáng kể so với hành vi bình thường, cho biết các vấn đề có thể xảy ra mà cảnh báo dựa trên ngưỡng truyền thống có thể không nắm bắt được.
- Ưu tiên cảnh báo: Ưu tiên cảnh báo dựa trên mức độ nghiêm trọng và tác động để đảm bảo rằng các vấn đề quan trọng nhất được giải quyết kịp thời.
- Thông báo cảnh báo: Đảm bảo rằng cảnh báo được gửi đến các nhóm thích hợp thông qua các kênh liên lạc ưa thích (ví dụ: email, SMS, thông báo ứng dụng di động hoặc tích hợp trò chuyện). Việc triển khai chiến lược giám sát và cảnh báo hiệu quả như một phần của kiến trúc có tính sẵn sàng cao là rất quan trọng để duy trì sự ổn định của hệ thống, giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động và mang lại trải nghiệm liền mạch cho người dùng.
Với nền tảng không cần mã của AppMaster, bạn có thể nhanh chóng tạo các ứng dụng có khả năng mở rộng, linh hoạt giúp bạn đạt được độ sẵn sàng cao, ngay cả trong các tình huống tải cao. Khả năng tạo ứng dụng từ đầu của nền tảng giúp loại bỏ nợ kỹ thuật và cho phép tích hợp liền mạch các phương pháp hay nhất về tính sẵn sàng cao. Cải thiện kiến trúc hệ thống phần mềm của bạn với sự hỗ trợ của AppMaster và đảm bảo hoạt động liên tục trong mọi trường hợp.
Kiểm tra hệ thống có tính sẵn sàng cao
Việc kiểm tra kỹ lưỡng các hệ thống có tính sẵn sàng cao của bạn là rất quan trọng để đảm bảo rằng chúng có thể duy trì mức độ hoạt động liên tục mong muốn trong các sự cố ngoài dự kiến hoặc nhu cầu gia tăng. Việc triển khai các kỹ thuật kiểm tra khác nhau giúp bạn xác định các lỗ hổng và các lĩnh vực cần cải thiện, đảm bảo hệ thống phần mềm của bạn đáng tin cậy và có thể xử lý các tình huống trong thế giới thực.
Kiểm tra năng suất
Kiểm tra hiệu suất là điều cần thiết để đo lường khả năng đáp ứng, khả năng mở rộng và tính ổn định của hệ thống có tính sẵn sàng cao trong các khối lượng công việc khác nhau. Nó giúp bạn xác định xem hệ thống của bạn có đáp ứng các tiêu chí về hiệu suất hay không, xác định các điểm nghẽn trong kiến trúc và bắt đầu các nỗ lực tối ưu hóa để cải thiện hiệu suất.
Kiểm tra căng thẳng và tải
Kiểm tra căng thẳng và tải cung cấp thông tin chi tiết về mức độ hệ thống của bạn có thể xử lý áp lực gia tăng lên các thành phần của nó, chẳng hạn như lưu lượng truy cập tăng hoặc khối lượng yêu cầu. Kiểm tra sức chịu đựng tập trung vào việc đẩy hệ thống của bạn vượt quá giới hạn của nó để quan sát hành vi trong điều kiện căng thẳng cao hoặc tải cao điểm. Ngược lại, kiểm tra tải liên quan đến việc kiểm tra hệ thống dưới mức tải tăng dần đến công suất tối đa, thường là trong một khoảng thời gian dài. Cả kiểm tra căng thẳng và tải đều rất quan trọng để hiểu và tối ưu hóa khả năng chịu đựng khối lượng cao điểm của hệ thống có tính sẵn sàng cao, đảm bảo sự ổn định của hệ thống và duy trì hiệu suất tối ưu.
Kỹ thuật hỗn loạn
Kỹ thuật hỗn loạn là một kỹ thuật được sử dụng để tăng khả năng phục hồi của hệ thống bằng cách cố tình đưa các lỗi vào hệ thống phần mềm của bạn. Bằng cách mô phỏng các loại sự cố có kế hoạch và không có kế hoạch khác nhau một cách có kiểm soát, bạn buộc hệ thống phải tự động thích ứng và phục hồi, cải thiện khả năng chịu lỗi và độ bền của hệ thống.
Cách tiếp cận chủ động này cho phép bạn xác định và giải quyết các điểm yếu, lỗ hổng cũng như các điểm lỗi tiềm ẩn trước khi chúng biến thành sự cố trong thế giới thực và gây ra thời gian ngừng hoạt động ngoài dự kiến. Kỹ thuật hỗn loạn là một phương pháp thử nghiệm hiệu quả cho các hệ thống phần mềm có tính sẵn sàng cao, đặc biệt đối với các hệ thống phân tán, nơi lỗi và sự phụ thuộc có thể phức tạp hơn.
Kiểm tra chuyển đổi dự phòng và phục hồi
Kiểm tra chuyển đổi dự phòng và khôi phục là rất quan trọng để đảm bảo rằng hệ thống có tính sẵn sàng cao của bạn có thể nhanh chóng phát hiện lỗi và chuyển sang các thành phần dự phòng hoặc dự phòng mà không bị gián đoạn. Loại thử nghiệm này được thực hiện bằng cách cố ý gây ra lỗi thành phần và theo dõi phản hồi của hệ thống. Lý tưởng nhất là hệ thống phải có khả năng chuyển đổi dự phòng liền mạch sang một thành phần hoạt động tốt mà không ảnh hưởng đến trải nghiệm hoặc chức năng của người dùng.
Sau khi quá trình chuyển đổi dự phòng hoàn tất, kiểm tra khôi phục sẽ kiểm tra xem hệ thống của bạn có thể khôi phục suôn sẻ từ trạng thái lỗi hay không, bằng cách sửa chữa thành phần bị lỗi hoặc thay thế bằng thành phần mới, duy trì tính nhất quán của dữ liệu và đảm bảo tác động tối thiểu đến người dùng.
Đóng góp của AppMaster vào tính sẵn sàng cao
AppMaster là một nền tảng no-code được thiết kế để hợp lý hóa việc phát triển ứng dụng, giúp quá trình này nhanh hơn, tiết kiệm chi phí hơn và có thể tiếp cận được với nhiều đối tượng khách hàng. Nền tảng này cung cấp một số lợi ích trong việc triển khai các kiến trúc có tính sẵn sàng cao và đảm bảo độ tin cậy cũng như tính mạnh mẽ cho các ứng dụng của bạn.
Kiến trúc ứng dụng linh hoạt và có khả năng mở rộng
AppMaster cung cấp cho khách hàng các công cụ để tạo các ứng dụng linh hoạt, có thể mở rộng và hiệu suất cao. Nền tảng này tạo ra các ứng dụng phụ trợ không trạng thái bằng ngôn ngữ Go (golang) , cho phép khả năng mở rộng ấn tượng khi đối mặt với các trường hợp sử dụng doanh nghiệp và tải trọng cao. Sự hỗ trợ dành cho cơ sở dữ liệu tương thích với Postgresql làm kho lưu trữ dữ liệu chính giúp nâng cao hơn nữa độ mạnh mẽ và khả năng sẵn sàng cao của các ứng dụng được phát triển bằng AppMaster.
Phát triển ứng dụng nhanh chóng
AppMaster cho phép phát triển ứng dụng nhanh chóng , giảm nợ kỹ thuật trong quy trình. Nền tảng này cho phép các nhà phát triển tạo mô hình dữ liệu một cách trực quan, thiết kế quy trình kinh doanh, tạo các thành phần ứng dụng và lặp lại nhanh chóng, tạo ra các phiên bản ứng dụng mới trong vòng chưa đầy 30 giây. Với mỗi thay đổi trong kế hoạch chi tiết, AppMaster tạo ra các ứng dụng từ đầu, loại bỏ nợ kỹ thuật và đảm bảo nền tảng mạnh mẽ và đáng tin cậy cho các ứng dụng có tính sẵn sàng cao.
Hỗ trợ cho quy trình làm việc tự động
AppMaster tạo điều kiện thuận lợi cho việc định cấu hình quy trình làm việc tự động cho các tác vụ như thử nghiệm, triển khai và giám sát. Môi trường phát triển tích hợp (IDE) của nó giúp việc thiết lập các quy trình tự động để quảng bá mã và cấu hình thông qua các môi trường khác nhau trở nên đơn giản, cho phép triển khai nhất quán và đáng tin cậy. Điều này dẫn đến vòng đời phát triển ứng dụng được sắp xếp hợp lý giúp duy trì và cải thiện tính sẵn sàng cao trong hệ thống phần mềm của bạn.
AppMaster cung cấp nền tảng no-code toàn diện, cho phép các nhà phát triển và doanh nghiệp áp dụng các biện pháp thực hành tốt nhất có tính sẵn sàng cao và cung cấp các giải pháp phần mềm linh hoạt, đáng tin cậy và có thể mở rộng. Với trọng tâm là đơn giản hóa việc phát triển ứng dụng đồng thời loại bỏ nợ kỹ thuật, AppMaster có vị thế tốt để hỗ trợ khách hàng kiến trúc các hệ thống phần mềm có tính sẵn sàng cao, đáp ứng nhu cầu của các doanh nghiệp hiện đại.
