冗余设计详解

Guide
  • 高可用
2022年6月22日约 1248 字大约 4 分钟

冗余设计是保证系统和数据高可用的最常的手段。

对于服务来说,冗余的思想就是相同的服务部署多份,如果正在使用的服务突然挂掉的话,系统可以很快切换到备份服务上,大大减少系统的不可用时间,提高系统的可用性。

对于数据来说,冗余的思想就是相同的数据备份多份,这样就可以很简单地提高数据的安全性。

实际上,日常生活中就有非常多的冗余思想的应用。

拿我自己来说,我对于重要文件的保存方法就是冗余思想的应用。我日常所使用的重要文件都会同步一份在 Github 以及个人云盘上,这样就可以保证即使电脑硬盘损坏,我也可以通过 Github 或者个人云盘找回自己的重要文件。

高可用集群(High Availability Cluster,简称 HA Cluster)、同城灾备、异地灾备、同城多活和异地多活是冗余思想在高可用系统设计中最典型的应用。

  • 高可用集群 : 同一份服务部署两份或者多份,当正在使用的服务突然挂掉的话,可以切换到另外一台服务,从而保证服务的高可用。
  • 同城灾备 :一整个集群可以部署在同一个机房,而同城灾备中相同服务部署在同一个城市的不同机房中。并且,备用服务不处理请求。这样可以避免机房出现意外情况比如停电、火灾。
  • 异地灾备 :类似于同城灾备,不同的是,相同服务部署在异地(通常距离较远,甚至是在不同的城市或者国家)的不同机房中
  • 同城多活 :类似于同城灾备,但备用服务可以处理请求,这样可以充分利用系统资源,提高系统的并发。
  • 异地多活 : 将服务部署在异地的不同机房中,并且,它们可以同时对外提供服务。

高可用集群单纯是服务的冗余,并没有强调地域。同城灾备、异地灾备、同城多活和异地多活实现了地域上的冗余。

同城和异地的主要区别在于机房之间的距离。异地通常距离较远,甚至是在不同的城市或者国家。

和传统的灾备设计相比,同城多活和异地多活最明显的改变在于“多活”,即所有站点都是同时在对外提供服务的。异地多活是为了应对突发状况比如火灾、地震等自然或者人为灾害。

光做好冗余还不够,必须要配合上 故障转移 才可以! 所谓故障转移,简单来说就是实现不可用服务快速且自动地切换到可用服务,整个过程不需要人为干涉。

举个例子:哨兵模式的 Redis 集群中,如果 Sentinel(哨兵) 检测到 master 节点出现故障的话, 它就会帮助我们实现故障转移,自动将某一台 slave 升级为 master,确保整个 Redis 系统的可用性。整个过程完全自动,不需要人工介入。我在《Java 面试指北》open in new window的「技术面试题篇」中的数据库部分详细介绍了 Redis 集群相关的知识点&面试题,感兴趣的小伙伴可以看看。

再举个例子:Nginx 可以结合 Keepalived 来实现高可用。如果 Nginx 主服务器宕机的话,Keepalived 可以自动进行故障转移,备用 Nginx 主服务器升级为主服务。并且,这个切换对外是透明的,因为使用的虚拟 IP,虚拟 IP 不会改变。我在《Java 面试指北》open in new window的「技术面试题篇」中的「服务器」部分详细介绍了 Nginx 相关的知识点&面试题,感兴趣的小伙伴可以看看。

异地多活架构实施起来非常难,需要考虑的因素非常多。本人不才,实际项目中并没有实践过异地多活架构,我对其了解还停留在书本知识。

如果你想要深入学习异地多活相关的知识,我这里推荐几篇我觉得还不错的文章:

不过,这些文章大多也都是在介绍概念知识。目前,网上还缺少真正介绍具体要如何去实践落地异地多活架构的资料。