Panduan Definitif dalam Berarsitektur untuk Ketersediaan Tinggi

Memahami Ketersediaan Tinggi

Ketersediaan Tinggi (HA) adalah karakteristik sistem perangkat lunak yang memastikan pengoperasian berkelanjutan dan waktu henti minimal selama kejadian yang direncanakan dan tidak direncanakan, memberikan pengalaman pengguna yang andal dan konsisten. Ketersediaan Tinggi sangat penting bagi bisnis dan layanan perangkat lunak yang memerlukan layanan tanpa gangguan kepada pelanggannya, khususnya di pasar yang sangat kompetitif saat ini di mana waktu henti yang singkat sekalipun dapat berdampak signifikan terhadap pendapatan, reputasi, dan kepuasan pelanggan.

Tujuan utama Ketersediaan Tinggi adalah untuk meningkatkan ketahanan sistem, memastikan sistem dapat terus beroperasi selama berbagai skenario kegagalan, seperti malfungsi perangkat keras atau perangkat lunak, pemadaman jaringan, dan kejadian tak terduga lainnya. Ketersediaan Tinggi berfokus pada perancangan arsitektur, infrastruktur, dan operasi sistem perangkat lunak untuk mencegah atau mengurangi dampak kegagalan tersebut dan memulihkannya dengan cepat.

Prinsip Utama untuk Desain Ketersediaan Tinggi

Ada beberapa prinsip utama yang perlu dipertimbangkan saat merancang sistem perangkat lunak untuk Ketersediaan Tinggi. Prinsip-prinsip ini memandu arsitektur dan implementasi sistem untuk mencapai tingkat ketahanan, ketahanan, dan toleransi kesalahan yang diinginkan. Mari kita jelajahi prinsip-prinsip utama ini secara mendetail:

• Hilangkan Titik Kegagalan Tunggal: Titik kegagalan tunggal (SPOF) adalah komponen dalam sistem yang, jika gagal, dapat menyebabkan kegagalan seluruh sistem. Untuk mencapai Ketersediaan Tinggi, penting untuk mengidentifikasi dan menghilangkan SPOF ini dengan menerapkan redundansi dan toleransi kesalahan di setiap tingkat sistem.
• Merangkul Redundansi dan Replikasi: Redundansi dan replikasi sangat penting untuk mencapai Ketersediaan Tinggi. Dengan memiliki beberapa komponen aplikasi dan data, sistem dapat terus beroperasi meskipun satu atau lebih komponen gagal.
• Menerapkan Penyeimbangan Beban dan Manajemen Lalu Lintas: Mendistribusikan permintaan masuk dan lalu lintas secara efisien ke berbagai sumber daya atau instans dapat mencegah kelebihan beban, mengoptimalkan penggunaan sumber daya, dan meningkatkan kinerja dan ketersediaan sistem.
• Otomatiskan Failover dan Pemulihan: Mekanisme failover dan pemulihan otomatis mendeteksi kegagalan dan memulai proses failover ke instance yang sehat tanpa intervensi manual. Hal ini meningkatkan kecepatan dan efisiensi pemeliharaan sistem dan mengurangi waktu henti.
• Pantau dan Peringatan Secara Proaktif: Mekanisme pemantauan dan peringatan harus tersedia untuk memungkinkan deteksi dini terhadap masalah dan kegagalan dalam sistem. Data ini berharga untuk mengidentifikasi akar permasalahan, memicu proses pemulihan otomatis, dan mempertahankan Ketersediaan Tinggi.
• Merencanakan dan Menguji Kegagalan: Merencanakan dan menguji berbagai skenario kegagalan secara menyeluruh untuk memastikan sistem tetap tangguh dan tersedia dalam berbagai kondisi. Ini termasuk pengujian kinerja, rekayasa kekacauan, serta pengujian failover dan pemulihan.

Redundansi dan Replikasi

Redundansi dan replikasi merupakan aspek penting dari desain Ketersediaan Tinggi. Redundansi mengacu pada ketersediaan beberapa komponen aplikasi untuk menangani permintaan, sementara replikasi membuat banyak salinan data di seluruh komponen sistem. Redundansi dan replikasi membantu mengurangi dampak kegagalan komponen dan menjaga kelangsungan sistem. Ada beberapa aspek yang perlu dipertimbangkan ketika menerapkan redundansi dan replikasi dalam sistem Ketersediaan Tinggi:

• Redundansi Aplikasi: Dengan menerapkan beberapa komponen aplikasi, seperti server web dan server aplikasi, Anda memberikan ketahanan terhadap kegagalan satu komponen. Redundansi aplikasi sering kali dicapai melalui pengelompokan, di mana instans bekerja sama untuk menangani permintaan masuk.
• Replikasi Data: Replikasi data melibatkan pembuatan dan pemeliharaan banyak salinan data yang sama di perangkat atau lokasi penyimpanan berbeda. Ini memberikan toleransi kesalahan terhadap kegagalan komponen penyimpanan data. Replikasi data dapat diimplementasikan menggunakan berbagai teknik, seperti replikasi sinkron atau asinkron, bergantung pada tingkat konsistensi data dan latensi sistem yang diinginkan.
• Geo-Redundansi: Untuk memastikan Ketersediaan Tinggi bahkan selama kegagalan pusat data, penerapan instance dan data di beberapa lokasi atau wilayah geografis sangatlah penting. Redundansi geografis memberikan toleransi kesalahan terhadap pemadaman skala besar yang dapat berdampak pada seluruh pusat data.
• Redundansi Tingkat Komponen: Untuk menghilangkan satu titik kegagalan di infrastruktur Anda, pertimbangkan untuk menerapkan redundansi di tingkat komponen. Ini mungkin termasuk catu daya redundan, sakelar jaringan, penyeimbang beban, dan komponen infrastruktur lainnya untuk memastikan pengoperasian sistem perangkat lunak Anda secara berkelanjutan.

Dengan memahami dan menerapkan redundansi dan replikasi secara efektif, Anda dapat mencapai sistem perangkat lunak dengan ketersediaan tinggi yang dapat mempertahankan pengoperasian berkelanjutan dan pulih dengan cepat dari kejadian tak terduga.

Penyeimbangan Beban dan Manajemen Lalu Lintas

Penyeimbangan beban dan manajemen lalu lintas merupakan komponen penting dari arsitektur ketersediaan tinggi (HA). Tujuan utamanya adalah untuk mendistribusikan permintaan masuk dan lalu lintas secara optimal ke berbagai contoh atau sumber daya dalam sistem perangkat lunak, mencegah kelebihan beban, mengoptimalkan penggunaan sumber daya, dan meningkatkan kinerja dan ketersediaan sistem.

Penyeimbang Beban

Penyeimbang beban adalah elemen inti manajemen lalu lintas dalam sistem HA. Mereka menerima permintaan klien dan dengan cerdas mengarahkannya ke server atau instance yang paling tepat untuk memproses permintaan tersebut. Penyeimbang beban dapat berbasis perangkat keras atau perangkat lunak, dan umumnya beroperasi pada lapisan model OSI yang berbeda, seperti Lapisan 4 (Lapisan Transportasi) atau Lapisan 7 (Lapisan Aplikasi). Beberapa algoritma penyeimbangan beban dapat digunakan untuk menentukan target terbaik untuk setiap permintaan, termasuk:

• Round Robin: Mendistribusikan permintaan secara merata ke semua server di pool, terlepas dari bebannya saat ini.
• Koneksi Terkecil: Merutekan permintaan ke server dengan koneksi aktif paling sedikit, menganggap server dengan koneksi lebih sedikit memiliki beban lebih sedikit.
• Waktu Respons Terkecil: Menetapkan permintaan ke server dengan waktu respons terendah, dengan mempertimbangkan beban server dan latensi jaringan.
• Berbasis Hash: Merutekan permintaan ke server tertentu berdasarkan nilai hash, seperti alamat IP klien atau parameter permintaan, memastikan penugasan yang konsisten dan penggunaan cache sisi server yang efektif.

Try AppMaster no-code today!

Platform can build any web, mobile or backend application 10x faster and 3x cheaper

Start Free

Teknik Manajemen Lalu Lintas

Manajemen lalu lintas yang efektif dalam arsitektur HA memerlukan beberapa teknik untuk mengoptimalkan penggunaan sumber daya, meminimalkan waktu henti, dan mempertahankan pengoperasian yang berkelanjutan. Beberapa teknik yang umum digunakan antara lain:

• Penskalaan Horizontal: Menambah atau menghapus komponen aplikasi berdasarkan beban kerja, memberikan kemampuan penskalaan dinamis untuk mengakomodasi fluktuasi lalu lintas secara efektif.
• Pembatasan Tarif: Menetapkan batas kecepatan penerimaan atau pemrosesan permintaan, mencegah serangan penolakan layanan, dan memastikan penggunaan sumber daya yang adil di antara klien.
• Pembatasan: Mengurangi kecepatan pemrosesan permintaan dalam kondisi beban tinggi atau kesehatan sistem menurun, menjaga stabilitas dan mencegah kelebihan beban server.
• Kontrol Penerimaan: Menolak permintaan ketika sistem berada di bawah tekanan ekstrem atau ketika pemanfaatan sumber daya mencapai ambang batas yang telah ditentukan, memastikan stabilitas dan mencegah kegagalan besar.

Failover dan Pemulihan Otomatis

Failover dan pemulihan otomatis sangat penting dalam menjaga ketersediaan tinggi karena keduanya mendeteksi kegagalan dan memfasilitasi transisi permintaan yang mulus ke instance yang sehat tanpa intervensi manual. Mereka juga memulai proses pemulihan untuk memulihkan komponen yang gagal sekaligus mengurangi waktu henti dan membatasi gangguan layanan pengguna.

Strategi Kegagalan

Strategi failover yang berbeda dapat diterapkan tergantung pada arsitektur dan persyaratan sistem perangkat lunak, termasuk:

• Aktif-Pasif: Dalam strategi ini, instance siaga dapat mengambil alih ketika instance utama gagal. Mesin virtual pasif secara teratur menerima pembaruan dan data replikasi dari mesin virtual aktif, memastikan konsistensi data dan gangguan minimal selama failover.
• Aktif-Aktif: Semua instance secara aktif memproses permintaan dan berbagi beban kerja. Jika satu instance gagal, instance yang tersisa akan terus memproses permintaan, dan beban didistribusikan kembali ke antara instance tersebut. Pendekatan ini memberikan toleransi kesalahan dan pemanfaatan sumber daya yang lebih baik dibandingkan dengan strategi aktif-pasif.

Proses Pemulihan

Proses pemulihan otomatis membantu memulihkan komponen yang gagal dan mempertahankan tingkat ketersediaan yang tinggi. Mereka termasuk:

• Pemeriksaan Kesehatan: Secara teratur memeriksa kesehatan instance dan komponen, mengidentifikasi masalah, dan memulai proses pemulihan jika diperlukan.
• Penskalaan otomatis: Secara otomatis menyediakan atau membatalkan penyediaan instance berdasarkan beban kerja, mempertahankan tingkat kapasitas sumber daya yang telah ditentukan sebelumnya, dan mengganti instance yang gagal.
• Pemulihan Data Otomatis: Memulihkan data dari cadangan atau replika secara otomatis ketika terjadi kegagalan penyimpanan atau kerusakan data.

Pemantauan dan Peringatan

Pemantauan dan peringatan sangat penting untuk menjaga ketersediaan tinggi. Mereka memungkinkan deteksi dini masalah dan kegagalan dalam sistem, menyediakan data berharga untuk mengidentifikasi akar permasalahan dan memicu proses pemulihan otomatis. Sistem pemantauan dan peringatan yang efektif mengurangi waktu henti dan memastikan pengoperasian yang berkelanjutan.

Pemantauan

Strategi pemantauan yang komprehensif harus mencakup berbagai aspek sistem, termasuk:

1. Metrik Infrastruktur: Memantau penggunaan CPU, konsumsi memori, ruang disk, throughput jaringan, dan metrik terkait infrastruktur lainnya memungkinkan identifikasi potensi kemacetan dan kendala sumber daya dengan cepat.
2. Metrik Aplikasi: Metrik tingkat aplikasi seperti tingkat permintaan, tingkat kesalahan, dan waktu respons dapat dipantau untuk mendeteksi masalah kinerja dan potensi kegagalan.
3. Metrik Khusus: Metrik khusus bisnis yang disesuaikan dengan masing-masing aplikasi juga dapat dipantau untuk mendapatkan wawasan berharga mengenai kinerja sistem dan pengalaman pengguna.

Untuk memantau metrik ini secara efektif, berbagai alat dan platform tersedia, seperti solusi pemantauan sumber terbuka (misalnya, Prometheus, Grafana), alat pemantauan komersial (misalnya, Datadog, New Relic), atau layanan cloud-native (misalnya, Amazon CloudWatch , Google Penumpuk).

Memperingatkan

Sistem peringatan harus memberi tahu tim terkait tentang potensi masalah atau kegagalan dalam sistem, sehingga memungkinkan tindakan cepat dan meminimalkan waktu henti. Strategi peringatan yang efektif meliputi:

1. Peringatan Berbasis Ambang Batas: Peringatan yang dihasilkan ketika metrik tertentu melebihi ambang batas yang telah ditentukan, menandakan potensi masalah kinerja atau kegagalan dalam sistem.
2. Peringatan Deteksi Anomali: Peringatan dipicu ketika kinerja sistem menyimpang secara signifikan dari perilaku normal, yang menunjukkan kemungkinan masalah yang mungkin tidak dapat ditangkap oleh peringatan berbasis ambang batas tradisional.
3. Prioritas Peringatan: Memprioritaskan peringatan berdasarkan tingkat keparahan dan dampak untuk memastikan bahwa masalah yang paling kritis ditangani dengan segera.
4. Pemberitahuan Peringatan: Memastikan bahwa peringatan dikirimkan ke tim yang sesuai melalui saluran komunikasi pilihan (misalnya, email, SMS, pemberitahuan aplikasi seluler, atau integrasi obrolan). Menerapkan strategi pemantauan dan peringatan yang efektif sebagai bagian dari arsitektur ketersediaan tinggi sangat penting untuk menjaga stabilitas sistem, meminimalkan waktu henti, dan memberikan pengalaman pengguna yang lancar.

Dengan platform tanpa kode AppMaster, Anda dapat dengan cepat membuat aplikasi yang skalabel dan tangguh yang membantu Anda mencapai ketersediaan tinggi, bahkan dalam skenario beban tinggi. Kemampuan platform untuk menghasilkan aplikasi dari awal menghilangkan utang teknis dan memungkinkan integrasi praktik terbaik ketersediaan tinggi tanpa hambatan. Tingkatkan arsitektur sistem perangkat lunak Anda dengan bantuan AppMaster dan pastikan pengoperasian berkelanjutan dalam segala situasi.

Try AppMaster no-code today!

Platform can build any web, mobile or backend application 10x faster and 3x cheaper

Start Free

Menguji Sistem Ketersediaan Tinggi

Pengujian menyeluruh terhadap sistem ketersediaan tinggi Anda sangat penting untuk memastikan bahwa sistem tersebut dapat mempertahankan tingkat operasi berkelanjutan yang diinginkan selama kegagalan yang tidak direncanakan atau peningkatan permintaan. Menerapkan berbagai teknik pengujian membantu Anda mengidentifikasi kerentanan dan area yang perlu ditingkatkan, memastikan sistem perangkat lunak Anda andal dan mampu menangani skenario dunia nyata.

Pengujian Kinerja

Pengujian performa sangat penting untuk mengukur responsivitas, skalabilitas, dan stabilitas sistem ketersediaan tinggi Anda dalam berbagai beban kerja. Ini membantu Anda menentukan apakah sistem Anda memenuhi kriteria kinerja, mengidentifikasi hambatan dalam arsitektur, dan memulai upaya pengoptimalan untuk meningkatkan kinerja.

Pengujian Stres dan Beban

Pengujian tekanan dan beban memberikan wawasan tentang seberapa baik sistem Anda dapat menangani tekanan tambahan pada komponennya, seperti peningkatan lalu lintas atau volume permintaan. Pengujian stres berfokus pada mendorong sistem Anda melampaui batasnya untuk mengamati perilaku di bawah kondisi stres atau beban puncak yang tinggi. Sebaliknya, pengujian beban berkaitan dengan pengujian sistem pada tingkat beban yang meningkat hingga kapasitas maksimumnya, biasanya dalam jangka waktu yang lama. Pengujian stres dan beban sangat penting untuk memahami dan mengoptimalkan kemampuan sistem ketersediaan tinggi Anda dalam menahan volume puncak, memastikan stabilitas sistem, dan mempertahankan kinerja optimal.

Rekayasa Kekacauan

Rekayasa kekacauan adalah teknik yang digunakan untuk meningkatkan ketahanan sistem dengan sengaja memasukkan kegagalan ke dalam sistem perangkat lunak Anda. Dengan mensimulasikan berbagai jenis insiden yang direncanakan dan tidak direncanakan secara terkendali, Anda memaksa sistem untuk beradaptasi dan memulihkan secara otomatis, sehingga meningkatkan toleransi kesalahan dan ketahanan sistem.

Pendekatan proaktif ini memungkinkan Anda mengidentifikasi dan mengatasi kelemahan, kerentanan, dan potensi titik kegagalan sebelum berubah menjadi insiden nyata dan menyebabkan waktu henti yang tidak direncanakan. Rekayasa kekacauan adalah metode pengujian yang efektif untuk sistem perangkat lunak ketersediaan tinggi, khususnya untuk sistem terdistribusi, di mana kegagalan dan ketergantungan bisa menjadi lebih kompleks.

Pengujian Failover dan Pemulihan

Pengujian failover dan pemulihan sangat penting untuk memastikan bahwa sistem ketersediaan tinggi Anda dapat dengan cepat mendeteksi kegagalan dan beralih ke komponen redundan atau cadangan tanpa gangguan. Jenis pengujian ini dilakukan dengan sengaja menyebabkan kegagalan komponen dan memantau respons sistem. Idealnya, sistem harus dapat melakukan failover dengan lancar ke komponen yang sehat tanpa memengaruhi pengalaman atau fungsionalitas pengguna.

Setelah failover selesai, pengujian pemulihan akan memeriksa apakah sistem Anda dapat melakukan pemulihan dengan lancar dari keadaan gagal, baik dengan memperbaiki komponen yang gagal atau menggantinya dengan yang baru, menjaga konsistensi data, dan memastikan dampak minimal pada pengguna.

Kontribusi AppMaster terhadap Ketersediaan Tinggi

AppMaster adalah platform no-code yang dirancang untuk menyederhanakan pengembangan aplikasi, menjadikan prosesnya lebih cepat, lebih hemat biaya, dan dapat diakses oleh banyak pelanggan. Platform ini menawarkan beberapa manfaat dalam mengimplementasikan arsitektur ketersediaan tinggi dan memastikan keandalan dan ketahanan aplikasi Anda.

Arsitektur Aplikasi yang Fleksibel dan Skalabel

AppMaster memberi pelanggan alat untuk membuat aplikasi yang fleksibel, terukur, dan berkinerja tinggi. Platform ini menghasilkan aplikasi backend tanpa kewarganegaraan menggunakan bahasa Go (golang) , yang memungkinkan skalabilitas yang mengesankan ketika menghadapi kasus penggunaan perusahaan dan beban tinggi. Dukungan untuk database yang kompatibel dengan Postgresql sebagai penyimpanan data utama semakin meningkatkan ketahanan dan kemampuan ketersediaan tinggi dari aplikasi yang dikembangkan menggunakan AppMaster.

Perkembangan Aplikasi yang Cepat

AppMaster memungkinkan pengembangan aplikasi yang cepat , mengurangi utang teknis dalam prosesnya. Platform ini memungkinkan pengembang membuat model data secara visual, merancang proses bisnis, membuat komponen aplikasi, dan melakukan iterasi dengan cepat, menghasilkan versi aplikasi baru dalam waktu kurang dari 30 detik. Dengan setiap perubahan cetak biru, AppMaster menghasilkan aplikasi dari awal, menghilangkan hutang teknis dan memastikan landasan yang andal dan kuat untuk aplikasi dengan ketersediaan tinggi.

Dukungan untuk Alur Kerja Otomatis

AppMaster memfasilitasi konfigurasi alur kerja otomatis untuk tugas-tugas seperti pengujian, penerapan, dan pemantauan. Lingkungan pengembangan terintegrasi (IDE) membuat pengaturan proses otomatis untuk mempromosikan kode dan konfigurasi melalui lingkungan yang berbeda menjadi sederhana, memungkinkan penerapan yang konsisten dan andal. Hal ini menghasilkan siklus hidup pengembangan aplikasi yang efisien yang membantu menjaga dan meningkatkan ketersediaan tinggi dalam sistem perangkat lunak Anda.

AppMaster menyediakan platform no-code komprehensif yang memungkinkan pengembang dan bisnis mengadopsi praktik terbaik dengan ketersediaan tinggi dan memberikan solusi perangkat lunak yang tangguh, andal, dan terukur. Dengan fokusnya pada penyederhanaan pengembangan aplikasi sekaligus menghilangkan utang teknis, AppMaster berada pada posisi yang tepat untuk mendukung pelanggan dalam merancang sistem perangkat lunak dengan ketersediaan tinggi yang memenuhi tuntutan bisnis modern.