Inzicht in hoge beschikbaarheid
Hoge beschikbaarheid (HA) is een kenmerk van een softwaresysteem dat zorgt voor een continue werking en minimale downtime tijdens geplande en ongeplande gebeurtenissen, waardoor een betrouwbare en consistente gebruikerservaring wordt geboden. Hoge beschikbaarheid is van cruciaal belang voor bedrijven en softwarediensten die een ononderbroken service aan hun klanten vereisen, vooral in de huidige zeer competitieve markt waar zelfs een korte downtime een aanzienlijke impact kan hebben op de omzet, reputatie en klanttevredenheid.
Het primaire doel van High Availability is het vergroten van de veerkracht van een systeem, zodat het kan blijven functioneren tijdens verschillende storingsscenario's, zoals hardware- of softwarestoringen, netwerkstoringen en andere onverwachte gebeurtenissen. High Availability richt zich op het ontwerpen van de architectuur, infrastructuur en werking van een softwaresysteem om de gevolgen van dergelijke fouten te voorkomen of te beperken en er snel van te herstellen.
Belangrijkste principes voor ontwerp met hoge beschikbaarheid
Er zijn verschillende belangrijke principes waarmee u rekening moet houden bij het ontwerpen van softwaresystemen voor hoge beschikbaarheid. Deze principes begeleiden de architectuur en implementatie van een systeem om het gewenste niveau van veerkracht, robuustheid en fouttolerantie te bereiken. Laten we deze sleutelprincipes in detail onderzoeken:
- Elimineer Single Points of Failure: Single Points of Failure (SPOF) zijn componenten binnen een systeem die, als ze falen, het hele systeem kunnen neerhalen. Om hoge beschikbaarheid te bereiken is het essentieel om deze SPOF's te identificeren en te elimineren door redundantie en fouttolerantie op elk niveau van het systeem te introduceren.
- Omarm redundantie en replicatie: Redundantie en replicatie zijn essentieel voor het bereiken van hoge beschikbaarheid. Door meerdere exemplaren van applicatiecomponenten en gegevens te hebben, kan het systeem blijven werken, zelfs als een of meer componenten uitvallen.
- Implementeer taakverdeling en verkeersbeheer: Door binnenkomende verzoeken en verkeer efficiënt over meerdere bronnen of instanties te verdelen, kunnen overbelaste instanties worden voorkomen, het gebruik van hulpbronnen worden geoptimaliseerd en de prestaties en beschikbaarheid van het systeem worden verbeterd.
- Automatiseer failover en herstel: Geautomatiseerde failover- en herstelmechanismen detecteren fouten en initiëren failover-processen naar gezonde instances zonder handmatige tussenkomst. Dit verhoogt de snelheid en efficiëntie van het systeemonderhoud en vermindert de uitvaltijd.
- Proactief monitoren en waarschuwen: Er moeten monitoring- en waarschuwingsmechanismen aanwezig zijn om vroegtijdige detectie van problemen en fouten in het systeem mogelijk te maken. Deze gegevens zijn waardevol voor het identificeren van de hoofdoorzaken, het activeren van geautomatiseerde herstelprocessen en het handhaven van hoge beschikbaarheid.
- Plan en test op fouten: plan en test verschillende foutscenario's grondig om ervoor te zorgen dat het systeem veerkrachtig en zeer beschikbaar blijft onder verschillende omstandigheden. Dit omvat prestatietests, chaos-engineering en failover- en hersteltests.
Redundantie en replicatie
Redundantie en replicatie zijn cruciale aspecten van het ontwerp met hoge beschikbaarheid. Redundantie verwijst naar het beschikbaar hebben van meerdere exemplaren van applicatiecomponenten om verzoeken af te handelen, terwijl replicatie het creëren van meerdere kopieën van gegevens tussen systeemcomponenten inhoudt. Zowel redundantie als replicatie helpen de impact van componentstoringen te beperken en de systeemcontinuïteit te behouden. Er zijn verschillende aspecten waarmee u rekening moet houden bij het implementeren van redundantie en replicatie in een systeem met hoge beschikbaarheid:
- Applicatieredundantie: Door meerdere exemplaren van applicatiecomponenten te implementeren, zoals webservers en applicatieservers, biedt u veerkracht tegen het falen van een enkel onderdeel. Applicatieredundantie wordt vaak bereikt door clustering, waarbij instanties samenwerken om inkomende verzoeken af te handelen.
- Gegevensreplicatie: Gegevensreplicatie omvat het maken en onderhouden van meerdere kopieën van dezelfde gegevens op verschillende opslagapparaten of locaties. Dit biedt fouttolerantie tegen storingen in componenten voor gegevensopslag. Gegevensreplicatie kan worden geïmplementeerd met behulp van verschillende technieken, zoals synchrone of asynchrone replicatie, afhankelijk van het gewenste niveau van gegevensconsistentie en systeemlatentie.
- Geo-redundantie: Om hoge beschikbaarheid te garanderen, zelfs tijdens datacenterstoringen, is het implementeren van instances en gegevens over meerdere geografische locaties of regio's essentieel. Geo-redundantie biedt fouttolerantie tegen grootschalige storingen die gevolgen kunnen hebben voor hele datacenters.
- Redundantie op componentniveau: Om afzonderlijke storingspunten in uw infrastructuur te elimineren, kunt u overwegen om redundantie op componentniveau te introduceren. Dit kunnen redundante voedingen, netwerkswitches, load balancers en andere infrastructuurcomponenten zijn om de continue werking van uw softwaresysteem te garanderen.
Door redundantie en replicatie effectief te begrijpen en te implementeren, kunt u een softwaresysteem met hoge beschikbaarheid realiseren dat continu kan blijven functioneren en snel kan herstellen van onverwachte gebeurtenissen.
Loadbalancing en verkeersbeheer
Loadbalancing en verkeersbeheer zijn essentiële componenten van een architectuur met hoge beschikbaarheid (HA). Hun primaire doel is om binnenkomende verzoeken en verkeer optimaal te verdelen over meerdere instanties of bronnen in een softwaresysteem, overbelasting te voorkomen, het gebruik van bronnen te optimaliseren en de prestaties en beschikbaarheid van het systeem te verbeteren.
Loadbalancers
Load balancers zijn de kernelementen van verkeersmanagement in HA-systemen. Ze ontvangen klantverzoeken en routeren deze op intelligente wijze naar de meest geschikte server of instantie om het verzoek te verwerken. Load balancers kunnen hardware- of softwaregebaseerd zijn en werken over het algemeen op verschillende OSI-modellagen, zoals Layer 4 (Transport Layer) of Layer 7 (Application Layer). Er kunnen verschillende taakverdelingsalgoritmen worden gebruikt om het beste doel voor elk verzoek te bepalen, waaronder:
- Round Robin: Verdeelt verzoeken gelijkelijk over alle servers in de pool, ongeacht hun huidige belasting.
- Minste verbindingen: Stuurt verzoeken door naar de server met de minste actieve verbindingen, waarbij servers met minder verbindingen als minder belast worden beschouwd.
- Least Response Time: Wijst verzoeken toe aan de server met de laagste responstijd, rekening houdend met zowel de serverbelasting als de netwerklatentie.
- Hash-gebaseerd: stuurt verzoeken door naar specifieke servers op basis van hash-waarden, zoals het IP-adres van de klant of verzoekparameters, waardoor een consistente toewijzing en effectief gebruik van caching aan de serverzijde wordt gegarandeerd.
Verkeersmanagementtechnieken
Effectief verkeersbeheer in HA-architecturen vereist verschillende technieken om het gebruik van bronnen te optimaliseren, downtime te minimaliseren en een continue werking te behouden. Enkele veelgebruikte technieken zijn onder meer:
- Horizontaal schalen: het toevoegen of verwijderen van instances van applicatiecomponenten op basis van de werklast, waardoor dynamische schaalmogelijkheden worden geboden om fluctuaties in het verkeer effectief op te vangen.
- Snelheidsbeperking: het afdwingen van limieten voor de snelheid waarmee verzoeken worden geaccepteerd of verwerkt, het voorkomen van denial-of-service-aanvallen en het waarborgen van eerlijk gebruik van hulpbronnen door klanten.
- Throttling: het verlagen van de snelheid waarmee verzoeken worden verwerkt onder omstandigheden met hoge belasting of een verminderde systeemgezondheid, waardoor de stabiliteit behouden blijft en serveroverbelasting wordt voorkomen.
- Toelatingscontrole: het afwijzen van verzoeken wanneer het systeem onder extreme druk staat of wanneer het gebruik van hulpbronnen vooraf gedefinieerde drempels bereikt, waardoor stabiliteit wordt gegarandeerd en catastrofale storingen worden voorkomen.
Geautomatiseerde failover en herstel
Geautomatiseerde failover en herstel zijn cruciaal voor het handhaven van een hoge beschikbaarheid, omdat ze fouten detecteren en een naadloze overgang van verzoeken naar gezonde instances mogelijk maken zonder handmatige tussenkomst. Ze initiëren ook herstelprocessen om defecte componenten te herstellen, terwijl de downtime wordt verminderd en de verstoring van de gebruikersservice wordt beperkt.
Failover-strategieën
Er kunnen verschillende failover-strategieën worden geïmplementeerd, afhankelijk van de architectuur en vereisten van het softwaresysteem, waaronder:
- Actief-Passief: Bij deze strategie kan een stand-by-instantie het overnemen wanneer de primaire instantie faalt. Het passieve exemplaar ontvangt regelmatig updates en replicatiegegevens van het actieve exemplaar, waardoor gegevensconsistentie en minimale onderbrekingen tijdens failover worden gegarandeerd.
- Actief-actief: alle instanties verwerken actief verzoeken en delen de werklast. Als één exemplaar faalt, gaan de resterende exemplaren door met het verwerken van verzoeken en wordt de belasting onder hen verdeeld. Deze aanpak biedt een betere fouttolerantie en een beter gebruik van hulpbronnen in vergelijking met de actief-passieve strategie.
Herstelprocessen
Geautomatiseerde herstelprocessen helpen bij het herstellen van defecte componenten en het handhaven van hoge beschikbaarheidsniveaus. Ze bevatten:
- Gezondheidscontroles: Regelmatig controleren van de status van instances en componenten, het identificeren van problemen en het initiëren van herstelprocessen indien nodig.
- Automatisch schalen: het automatisch inrichten of uitschrijven van instances op basis van de werklast, het handhaven van een vooraf gedefinieerd niveau van resourcecapaciteit en het vervangen van mislukte instances.
- Automatisch gegevensherstel: gegevens automatisch herstellen uit back-ups of replica's wanneer er een opslagfout of gegevensbeschadiging optreedt.
Monitoring en waarschuwing
Monitoring en waarschuwingen zijn essentieel voor het handhaven van een hoge beschikbaarheid. Ze maken de vroegtijdige detectie van problemen en storingen in het systeem mogelijk en leveren waardevolle gegevens op voor het identificeren van de hoofdoorzaken en het activeren van geautomatiseerde herstelprocessen. Een effectief monitoring- en waarschuwingssysteem vermindert de uitvaltijd en zorgt voor een continue werking.
Toezicht houden
Een alomvattende monitoringstrategie moet verschillende aspecten van het systeem bestrijken, waaronder:
- Infrastructuurstatistieken: het monitoren van CPU-gebruik, geheugenverbruik, schijfruimte, netwerkdoorvoer en andere infrastructuurgerelateerde statistieken maakt het mogelijk om snel potentiële knelpunten en resourcebeperkingen te identificeren.
- Applicatiestatistieken: metrische gegevens op applicatieniveau, zoals het verzoekpercentage, het foutenpercentage en de responstijd, kunnen worden bewaakt om prestatieproblemen en potentiële fouten te detecteren.
- Aangepaste statistieken: Bedrijfsspecifieke statistieken die zijn afgestemd op individuele applicaties kunnen ook worden gemonitord om waardevolle inzichten te verkrijgen in de systeemprestaties en gebruikerservaring.
Om deze statistieken effectief te monitoren, zijn er verschillende tools en platforms beschikbaar, zoals open-source monitoringoplossingen (bijv. Prometheus, Grafana), commerciële monitoringtools (bijv. Datadog, New Relic) of cloud-native services (bijv. Amazon CloudWatch). , Google Stackdriver).
Waarschuwing
Waarschuwingssystemen moeten de relevante teams op de hoogte stellen van mogelijke problemen of storingen in het systeem, waardoor snelle actie mogelijk wordt en de downtime tot een minimum wordt beperkt. Een effectieve waarschuwingsstrategie omvat:
- Op drempels gebaseerde waarschuwingen: waarschuwingen die worden gegenereerd wanneer specifieke statistieken vooraf gedefinieerde drempels overschrijden, wat potentiële prestatieproblemen of fouten in het systeem signaleert.
- Anomaliedetectiewaarschuwingen: waarschuwingen die worden geactiveerd wanneer de prestaties van het systeem aanzienlijk afwijken van het normale gedrag, wat mogelijke problemen aangeeft die traditionele, op drempels gebaseerde waarschuwingen mogelijk niet onderkennen.
- Prioritering van waarschuwingen: prioriteit geven aan waarschuwingen op basis van ernst en impact om ervoor te zorgen dat de meest kritieke problemen snel worden aangepakt.
- Waarschuwingsmelding: ervoor zorgen dat waarschuwingen bij de juiste teams worden afgeleverd via de gewenste communicatiekanalen (bijvoorbeeld e-mail, sms, meldingen van mobiele apps of chatintegraties). Het implementeren van een effectieve monitoring- en waarschuwingsstrategie als onderdeel van een architectuur met hoge beschikbaarheid is cruciaal voor het handhaven van de systeemstabiliteit, het minimaliseren van downtime en het bieden van een naadloze gebruikerservaring.
Met het no-code- platform van AppMaster kunt u snel schaalbare, veerkrachtige applicaties creëren die u helpen een hoge beschikbaarheid te bereiken, zelfs in scenario's met hoge belasting. De mogelijkheid van het platform om vanaf het begin applicaties te genereren, elimineert technische schulden en maakt een naadloze integratie van best practices met hoge beschikbaarheid mogelijk. Verbeter de architectuur van uw softwaresysteem met behulp van AppMaster en zorg voor een continue werking onder alle omstandigheden.
Testen van systemen met hoge beschikbaarheid
Het grondig testen van uw systemen met hoge beschikbaarheid is van cruciaal belang om ervoor te zorgen dat ze het gewenste niveau van continue werking kunnen behouden tijdens ongeplande storingen of een toegenomen vraag. Door verschillende testtechnieken te implementeren, kunt u kwetsbaarheden en verbeterpunten identificeren, zodat uw softwaresysteem betrouwbaar is en in staat is om praktijkscenario's aan te kunnen.
Prestatietesten
Prestatietests zijn essentieel voor het meten van de responsiviteit, schaalbaarheid en stabiliteit van uw systeem met hoge beschikbaarheid onder verschillende werkbelastingen. Het helpt u te bepalen of uw systeem aan de prestatiecriteria voldoet, knelpunten in de architectuur te identificeren en optimalisatie-inspanningen te initiëren om de prestaties te verbeteren.
Stress- en belastingtesten
Stress- en belastingtests bieden inzicht in hoe goed uw systeem kan omgaan met de extra druk op de componenten, zoals meer verkeer of verzoekvolume. Stresstesten zijn erop gericht om uw systeem voorbij zijn grenzen te duwen om het gedrag onder hoge stress- of piekbelastingsomstandigheden te observeren. Belastingtesten daarentegen hebben betrekking op het testen van het systeem onder toenemende belastingsniveaus tot aan de maximale capaciteit, meestal gedurende een langere periode. Zowel stress- als belastingtests zijn van cruciaal belang voor het begrijpen en optimaliseren van het vermogen van uw systeem met hoge beschikbaarheid om piekvolumes te doorstaan, de systeemstabiliteit te garanderen en optimale prestaties te behouden.
Chaos-techniek
Chaos-engineering is een techniek die wordt gebruikt om de veerkracht van het systeem te vergroten door opzettelijk fouten in uw softwaresysteem te introduceren. Door verschillende soorten geplande en ongeplande incidenten op een gecontroleerde manier te simuleren, dwingt u het systeem zich automatisch aan te passen en te herstellen, waardoor de fouttolerantie en robuustheid van het systeem worden verbeterd.
Met deze proactieve aanpak kunt u zwakke punten, kwetsbaarheden en potentiële faalpunten identificeren en aanpakken voordat deze uitmonden in echte incidenten en ongeplande downtime veroorzaken. Chaos-engineering is een effectieve testmethode voor softwaresystemen met hoge beschikbaarheid, met name voor gedistribueerde systemen, waar fouten en afhankelijkheden complexer kunnen zijn.
Failover- en hersteltesten
Failover- en hersteltests zijn van cruciaal belang om ervoor te zorgen dat uw systeem met hoge beschikbaarheid snel fouten kan detecteren en zonder onderbrekingen kan overschakelen naar redundante of back-upcomponenten. Dit type testen wordt uitgevoerd door opzettelijk een componentstoring te veroorzaken en de reactie van het systeem te monitoren. Idealiter zou het systeem naadloos kunnen overschakelen naar een gezond onderdeel, zonder dat dit gevolgen heeft voor de gebruikerservaring of functionaliteit.
Zodra de failover is voltooid, controleren hersteltests of uw systeem soepel kan herstellen vanuit een mislukte staat, door het defecte onderdeel te repareren of te vervangen door een nieuw onderdeel, waarbij de gegevensconsistentie behouden blijft en minimale impact op gebruikers wordt gegarandeerd.
AppMaster 's bijdrage aan hoge beschikbaarheid
AppMaster is een no-code platform dat is ontworpen om de ontwikkeling van applicaties te stroomlijnen, waardoor het proces sneller, kosteneffectiever en toegankelijker wordt voor een breed scala aan klanten. Het platform biedt verschillende voordelen bij het implementeren van architecturen met hoge beschikbaarheid en het garanderen van de betrouwbaarheid en robuustheid van uw applicaties.
Flexibele en schaalbare applicatiearchitectuur
AppMaster biedt klanten de tools om flexibele, schaalbare, krachtige applicaties te creëren. Het platform genereert staatloze backend-applicaties met behulp van de Go (golang)-taal , waardoor indrukwekkende schaalbaarheid mogelijk is bij gebruik in ondernemingen en toepassingen met hoge belasting. De ondersteuning voor Postgresql -compatibele databases als primaire gegevensopslag verbetert de robuustheid en hoge beschikbaarheidsmogelijkheden van applicaties die met AppMaster zijn ontwikkeld.
Snelle applicatieontwikkeling
AppMaster maakt snelle applicatieontwikkeling mogelijk, waardoor de technische schulden worden verminderd. Met het platform kunnen ontwikkelaars visueel datamodellen maken, bedrijfsprocessen ontwerpen, applicatiecomponenten maken en snel itereren, waardoor nieuwe applicatieversies in minder dan 30 seconden worden gegenereerd. Bij elke blauwdrukwijziging genereert AppMaster applicaties vanaf het begin, waardoor technische schulden worden geëlimineerd en een betrouwbare en krachtige basis wordt gegarandeerd voor applicaties met hoge beschikbaarheid.
Ondersteuning voor geautomatiseerde workflows
AppMaster vergemakkelijkt de configuratie van geautomatiseerde workflows voor taken zoals testen, implementatie en monitoring. De geïntegreerde ontwikkelomgeving (IDE) maakt het opzetten van geautomatiseerde processen voor het promoten van code en configuraties in verschillende omgevingen eenvoudig, waardoor consistente en betrouwbare implementaties mogelijk zijn. Dit resulteert in een gestroomlijnde levenscyclus van applicatieontwikkeling die helpt de hoge beschikbaarheid van uw softwaresystemen te behouden en te verbeteren.
AppMaster biedt een uitgebreid no-code platform waarmee ontwikkelaars en bedrijven best practices met hoge beschikbaarheid kunnen toepassen en veerkrachtige, betrouwbare en schaalbare softwareoplossingen kunnen leveren. Met zijn focus op het vereenvoudigen van de ontwikkeling van applicaties en het elimineren van technische schulden, is AppMaster goed gepositioneerd om klanten te ondersteunen bij het ontwerpen van softwaresystemen met hoge beschikbaarheid die voldoen aan de eisen van moderne bedrijven.
