1. 背景

在學(xué)習(xí)完各種高性能發(fā)實(shí)現(xiàn)方案后，就需要對(duì)三大復(fù)雜度一直的高可用進(jìn)行開刀了慢显，在高可用方面主要有哪些東西是我們需要考慮的呢持际？接下來將從三個(gè)方面逐一分析。

2. 理論

在設(shè)計(jì)高可用架構(gòu)理論方面殴蹄，我們主要有2個(gè)方向選擇究抓，分別是CAP理論和BASE理論，那什么是CAP袭灯，什么是BASE呢刺下？ 這個(gè)還是要好好分析一下。

2.1 CAP

• C（Consistence）：一致性
• A（Availability）：可用性
• P（Partition Tolerance）：分區(qū)容錯(cuò)性

一致性：指的是從所有節(jié)點(diǎn)獲取的數(shù)據(jù)都是最新的（最新稽荧，那就是每個(gè)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)都是最新的數(shù)據(jù)橘茉，相同的）。

可用性：非故障節(jié)點(diǎn)在合理時(shí)間內(nèi)返回合理響應(yīng)。這個(gè)主要是為了排除一些非正常響應(yīng)畅卓，如：超時(shí)擅腰，或者錯(cuò)誤的結(jié)果

分區(qū)容錯(cuò)性：在發(fā)生網(wǎng)絡(luò)異常時(shí)，系統(tǒng)能夠繼續(xù)保持任務(wù)運(yùn)行

CAP理論有三個(gè)翁潘，但是在分布式系統(tǒng)中來說趁冈，只能選擇其中兩個(gè)。多系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中拜马，我們無法保證網(wǎng)絡(luò)100%正常渗勘，所以必須要選擇P，保持系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行一膨，然后才是在C呀邢、A之間做取舍。如果選擇CP豹绪， 那就是需要保證數(shù)據(jù)的一致价淌，當(dāng)無法保證數(shù)據(jù)一致時(shí)，就要對(duì)異常節(jié)點(diǎn)剔除瞒津，就無法保證系統(tǒng)可用性蝉衣。當(dāng)選擇AP，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)波動(dòng)時(shí)巷蚪，數(shù)據(jù)無法同步病毡，無法保持最新數(shù)據(jù)，但系統(tǒng)可以訪問屁柏。

通過上面的描述啦膜，有沒有發(fā)現(xiàn)一個(gè)問題？這些理論都是針對(duì)數(shù)據(jù)來說的淌喻，當(dāng)CP時(shí)僧家，數(shù)據(jù)保證了一致，當(dāng)AP時(shí)裸删，數(shù)據(jù)不一致八拱。我們有一個(gè)誤區(qū)，認(rèn)為系統(tǒng)設(shè)計(jì)一定要選AP涯塔，或者CP肌稻。其實(shí)這樣是不正確的。因?yàn)樵谕粋€(gè)系統(tǒng)中匕荸，可能部分?jǐn)?shù)據(jù)需要保證AP爹谭，有一部分?jǐn)?shù)據(jù)需要保證CP，例如：關(guān)于金額的數(shù)據(jù)則需要保證AP榛搔，但是用戶相關(guān)昵稱旦棉、簡介可以使用AP齿风。

所以药薯，在系統(tǒng)正常運(yùn)行的時(shí)候绑洛，是不存在選AP，還是CP的童本，我們應(yīng)該同時(shí)關(guān)注CA真屯。CAP的理論的前提是發(fā)生了網(wǎng)絡(luò)分區(qū)，但是穷娱，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)正常時(shí)绑蔫，我們沒有必要放棄A或C，我們應(yīng)該同時(shí)滿足泵额。

2.2 BASE

• B（Basically Available）：基本可用
• S（ Soft State）：軟狀態(tài)
• E（Eventual Consistency）：最終一致性

基本可用：分布式系統(tǒng)發(fā)生故障的時(shí)候配深，保證系統(tǒng)能夠基本運(yùn)行，允許損失部分可用性

軟狀態(tài)：過渡期嫁盲，數(shù)據(jù)處于某中非最終狀態(tài)篓叶。可以理解為：數(shù)據(jù)不一致

最終一致性：系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)經(jīng)過一段時(shí)間后羞秤，最終達(dá)到一致的狀態(tài)（非實(shí)時(shí)一致）

BASE理論是對(duì)CAP理論的一種補(bǔ)充缸托，在CAP中，C大多數(shù)指的情況是強(qiáng)一致性瘾蛋，在同一時(shí)刻俐镐，從所有節(jié)點(diǎn)獲取的數(shù)據(jù)是相同的。而在BASE中哺哼，則通過軟狀態(tài)佩抹，和最終一致性來保證系統(tǒng)可用，而非在同一刻數(shù)據(jù)相同取董，而是通過一段時(shí)間后棍苹，所有節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)相同〖自幔或者說廊勃，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生分區(qū)故障時(shí)，數(shù)據(jù)不一致也可以使用经窖，而最后通過通過坡垫，達(dá)到所有節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)一致。

3. 接口層面

當(dāng)在理論方面選擇完可用性后画侣，我們就需要在接口層面來考慮系統(tǒng)的可用性了冰悠。不然，一個(gè)接口調(diào)用配乱，就搞掛系統(tǒng)溉卓，這樣可就丟人啦皮迟。

通常，我們從接口層面考慮可用性主要分為4個(gè)方面桑寨，相信大家也是耳熟能詳伏尼。分別是：熔斷，限流尉尾，降級(jí)爆阶，排隊(duì)。接下來就從這4個(gè)方面介紹沙咏。

3.1 熔斷

熔斷辨图，這就和我們生活中的保險(xiǎn)絲很像，當(dāng)功率過大的時(shí)候肢藐，保險(xiǎn)絲就會(huì)斷掉故河，防止功率過大，引起火災(zāi)吆豹。我們?cè)谶M(jìn)行接口設(shè)計(jì)時(shí)鱼的，也需要考慮熔斷，當(dāng)系統(tǒng)接口調(diào)用失敗瞻讽，達(dá)到一定失敗率或壓力時(shí)鸳吸，應(yīng)該熔斷系統(tǒng)。這里的熔斷速勇，不是指掛掉接口晌砾，而是快速響應(yīng)。我們通過自定義響應(yīng)內(nèi)容烦磁，快速返回結(jié)果养匈，響應(yīng)客戶端。熔斷的核心理念也就是快速響應(yīng)都伪，保證系統(tǒng)可用呕乎。

3.2 限流

限流。這個(gè)就像我們周五進(jìn)地鐵陨晶，由于人多猬仁，防止地鐵里的人員發(fā)生踩踏，擁擠事件先誉，就在地鐵口弄幾個(gè)架子湿刽，讓人慢慢排隊(duì)，減小入口流量褐耳，保證地鐵里的人流能夠正常運(yùn)行诈闺。限流和地鐵這個(gè)沒有大的區(qū)別，防止系統(tǒng)應(yīng)對(duì)過大的流量铃芦，壓垮系統(tǒng)雅镊，則通過閘口襟雷，控制進(jìn)入系統(tǒng)的流量，這樣可以使得系統(tǒng)在一個(gè)合理的流量內(nèi)運(yùn)行仁烹，保證了系統(tǒng)的正常運(yùn)行耸弄。我們通過這樣可以看得出來：限流是通過外部方式，來解決系統(tǒng)可用性晃危。

3.3 降級(jí)

降級(jí)叙赚，那就是在流量高峰期間，關(guān)閉或減少系統(tǒng)其他功能僚饭，保證系統(tǒng)的核心功能可用。舉個(gè)栗子：那就是淘寶雙11的時(shí)候了胧砰，只能下單鳍鸵，而不能就行查單/或者只能查詢最近幾天的單。為什么呢尉间？因?yàn)橛脩粝聠魏罂赡苓M(jìn)行大量的查單操作偿乖，占用大量系統(tǒng)資源，那就會(huì)影響下單哲嘲，影響業(yè)務(wù)收入贪薪，這樣就得不償失。通過關(guān)閉查單眠副，保證下單可用画切，這樣就保證了核心系統(tǒng)的可用。

3.4 排隊(duì)

排隊(duì)囱怕，顧名思義霍弹，就是排隊(duì)。就像網(wǎng)紅奶茶店娃弓，大家都擠著去買奶茶典格，人員忙不過來，那咋辦台丛？ 那大家就排隊(duì)唄耍缴，在這等著，然后等到你的時(shí)候挽霉，在給你響應(yīng)防嗡。在系統(tǒng)中，我們可以通過暫緩用戶請(qǐng)求炼吴，排在隊(duì)列中本鸣，讓用戶等待，限制處理量硅蹦，等處理后在給用戶響應(yīng)荣德。大家應(yīng)該也有所發(fā)現(xiàn)闷煤，排隊(duì)和限流還是蠻像的，限流是直接拒絕涮瞻，而排隊(duì)鲤拿，是讓用戶等待。

4. 存儲(chǔ)

從理論署咽，到接口近顷，那么接下來就是存儲(chǔ)方面的高可用。在互聯(lián)網(wǎng)中宁否，大量的用戶窒升，大量的數(shù)據(jù)，帶來的極多挑戰(zhàn)慕匠，那么饱须，我們到底有什么方案可以保證存儲(chǔ)高可用呢？

存儲(chǔ)高可用的本質(zhì)都是通過將數(shù)據(jù)復(fù)制到多個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備台谊，通過數(shù)據(jù)冗余的方式來實(shí)現(xiàn)高可用蓉媳。其主要的復(fù)雜性體現(xiàn)在：數(shù)據(jù)同步延時(shí)和數(shù)據(jù)復(fù)制中斷帶來的數(shù)據(jù)不一致問題。所以我們也主要從四個(gè)方面考慮問題锅铅。1酪呻、數(shù)據(jù)如何復(fù)制，2盐须、各個(gè)節(jié)點(diǎn)的職責(zé)玩荠，3、如果應(yīng)對(duì)復(fù)制延遲丰歌，4姨蟋、如果應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)復(fù)制中斷。

4.1 切換方式

常見的分布式方案有立帖；主從眼溶，主備，主主

4.1.1 主備

主備晓勇，從字面意思理解堂飞，就是一個(gè)主節(jié)點(diǎn)，一個(gè)備機(jī)绑咱。 主節(jié)點(diǎn)用來處理所有的操作绰筛。備機(jī)從主節(jié)點(diǎn)備份數(shù)據(jù)，但是不對(duì)外提供服務(wù)描融。這種方式就是簡單铝噩，切換主，備客戶端無感知窿克。缺點(diǎn)就是：備機(jī)僅僅用來備份骏庸，有些浪費(fèi)毛甲。

4.1.2 主從

主從，從字面理解就是一個(gè)主人具被，一個(gè)隨從玻募。隨從和備機(jī)還是有區(qū)別的，隨從需要干活一姿，備份不需要七咧。主從和主備相似，只是從機(jī)需要提供查詢服務(wù)叮叹。這中方式彌補(bǔ)了主備方式備機(jī)浪費(fèi)的缺點(diǎn)艾栋，但也帶來了新的問題，主從復(fù)制延遲問題衬横，客戶端需要根據(jù)情況切換到主機(jī)或備機(jī)裹粤。

4.1.3 主主

主主，顧名思義蜂林，就是兩個(gè)節(jié)點(diǎn)都是主節(jié)點(diǎn)。雙主帶來的好處就是任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以進(jìn)行讀寫操作拇泣，但缺點(diǎn)也顯而易見噪叙。雙主節(jié)點(diǎn)需要對(duì)對(duì)方的數(shù)據(jù)進(jìn)行同步，這樣就帶來了同步延時(shí)的問題霉翔，同時(shí)睁蕾，在同步的時(shí)候還會(huì)帶來數(shù)據(jù)重復(fù)的問題。如：在A服務(wù)注冊(cè)了手機(jī)號(hào)為F的用戶债朵，在B服務(wù)業(yè)注冊(cè)了手機(jī)號(hào)為的用戶子眶，在合并時(shí)如何處理的。所以序芦，在未考慮復(fù)雜性的時(shí)候臭杰，主主更適用于數(shù)據(jù)具有可重復(fù)性，可丟失的場(chǎng)景谚中。

4.2 雙機(jī)切換

我們從主備和主從的方案中發(fā)現(xiàn)渴杆，當(dāng)主節(jié)點(diǎn)掛掉后，就無法在對(duì)外提供服務(wù)宪塔。這樣就會(huì)導(dǎo)致服務(wù)宕機(jī)磁奖，那么我們就要采取一個(gè)合適的方案，來進(jìn)行新的主節(jié)點(diǎn)的選取某筐，那么就涉及到了雙擊切換

要設(shè)計(jì)切換方案比搭，我們就要從這幾個(gè)方面考慮：

4.2.1 主備間狀態(tài)判斷

主要包括：1粒梦、狀態(tài)傳遞的渠道姆泻，也就是通過什么樣的方式來傳遞內(nèi)容飒赃。 2逛万、 狀態(tài)檢測(cè)的內(nèi)容：主要是通過什么東西來判斷主節(jié)點(diǎn)是否掛掉，如：斷電戚长，進(jìn)程死亡盗冷？

4.2.2 切換的決策

切換決策主要包含幾個(gè)方面：1、什么時(shí)候切換同廉，2仪糖、如何切換，3迫肖、切換的方式如何锅劝？

4.2.3 數(shù)據(jù)沖突問題

我們?cè)谇袚Q過程中，可能主備/主從之間數(shù)據(jù)還未完全同步蟆湖，如何保證切換后數(shù)據(jù)一致故爵，這個(gè)就有點(diǎn)類似上面的主主方案了。

5. 總結(jié)

以上分享的是高可用架構(gòu)理論隅津，接口诬垂，存儲(chǔ)方面的理論知識(shí)，在設(shè)計(jì)高可用的時(shí)候還是有許多要考慮的伦仍。如果有什么問題结窘，歡迎指正，討論