高可用系统方案详解(8大主流架构方案)

摘要：高可用是大型架构的必备技能，也是大厂经常考察的内容，下面我重点详解8大高可用系统方案@mikechen

高可用是大型架构的必备技能，也是大厂经常考察的内容，下面我重点详解8大高可用系统方案@mikechen

本文作者：陈睿|mikechen

文章来源：mikechen.cc

服务冗余：是构建高可用系统的重要手段之一，简单来说，就是部署多份相同的服务实例。

当其中一个实例发生故障时，其他实例可以立即接管，从而保证服务的持续可用。

水平扩展

通过部署多个相同的服务实例，来实现服务冗余，每个服务实例可以处理一部分的请求。

垂直扩展

通过部署多个不同的服务实例，来实现服务冗余，每个服务实例可以处理不同的请求。

混合扩展

通过组合水平扩展、和垂直扩展来实现服务冗余。

除此之外，可以使用工具，比如： Keepalived、HAProxy...等来监控主服务状态，自动切换备份服务。

主备切换

主备切换：是一种常见的高可用性（High Availability, HA）解决方案。

主备切换，核心思想：是部署一个或多个备用服务器，平时处于待机状态。

主备切换的工作原理，如下：

主节点（Master）

主节点：负责处理客户端的请求和事务，所有的写操作都发生在主节点上；

备节点（Slave）

然后，备节点负责复制主节点的数据、和事务，保持与主节点的数据一致性；

心跳检测

最后，主节点和备节点之间通过心跳检测来监控对方的状态，当主节点故障时，备节点可以自动接管主节点的工作。

这种机制通常用于数据库、缓存系统.......等需要高可用性的场景。

比如：：MySQL、Oracle、SQL Server...等数据库，都支持主备切换。

负载均衡

负载均衡，是将请求分发到多台服务器上，避免单点过载，提高系统的整体处理能力。

常见的方案，如下：

硬件负载均衡

使用F5...等专业的负载均衡设备。

软件负载均衡

使用Nginx、HAProxy。。。等软件。

异地多活

异地多活架构：是一种高可用性设计方案，通过在不同地理位置同时提供服务，确保系统在发生故障时仍能保持业务连续性。

比如：地震、火灾、大规模停电...等，导致整个数据中心不可用的情况。

常见的实现方案，如下：

同城双活

在同一城市内部署多个机房，通过高速网络连接，实现快速的数据同步、和低延迟。

两地三中心

比如：在两个不同城市各设立一个主机房和一个备机房，以提高容灾能力，同时保证业务连续性。

它通过在地理位置上分散的多个数据中心部署相同的应用和服务，使得即使某个数据中心发生故障，其他数据中心仍然可以继续提供服务，保障业务的连续性。

过载保护

过载保护：是指当系统接收到的请求超出其处理能力时，主动拒绝一部分请求，以防止系统崩溃、或性能急剧下降。

实现方式：

限流（Rate Limiting）： 限制单位时间内接收的请求数量。常用的算法有令牌桶算法、漏桶算法...等。排队（Queueing）： 将请求放入队列中，按照一定的策略进行处理。但队列长度有限，超过队列长度的请求会被拒绝。熔断（Circuit Breaker）： 当某个服务或依赖出现故障时，快速切断对该服务或依赖的调用，防止故障蔓延。降级（Degradation）： 关闭一些非核心功能，释放系统资源，以保证核心功能的正常运行。

监控与告警

使用Prometheus、Zabbix等监控工具，对系统进行全面的监控，并设置告警规则，及时发现和处理故障。