摘自 架構(gòu)師之路
一碘橘、什么是高可用
高可用HA****（High Availability）是分布式系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)中必須考慮的因素之一互订，它通常是指，通過(guò)設(shè)計(jì)減少系統(tǒng)不能提供服務(wù)的時(shí)間痘拆。
假設(shè)系統(tǒng)一直能夠提供服務(wù)仰禽，我們說(shuō)系統(tǒng)的可用性是100%。
如果系統(tǒng)每運(yùn)行100個(gè)時(shí)間單位错负，會(huì)有1個(gè)時(shí)間單位無(wú)法提供服務(wù)坟瓢，我們說(shuō)系統(tǒng)的可用性是99%。
很多公司的高可用目標(biāo)是4個(gè)9犹撒，也就是99.99%折联，這就意味著，系統(tǒng)的年停機(jī)時(shí)間為8.76個(gè)小時(shí)识颊。
百度的搜索首頁(yè)诚镰，是業(yè)內(nèi)公認(rèn)高可用保障非常出色的系統(tǒng)奕坟，甚至人們會(huì)通過(guò)www.baidu.com 能不能訪問(wèn)來(lái)判斷“網(wǎng)絡(luò)的連通性”，百度高可用的服務(wù)讓人留下啦“網(wǎng)絡(luò)通暢清笨，百度就能訪問(wèn)”月杉，“百度打不開(kāi)，應(yīng)該是網(wǎng)絡(luò)連不上”的印象抠艾，這其實(shí)是對(duì)百度HA最高的褒獎(jiǎng)苛萎。
二、如何保障系統(tǒng)的高可用
我們都知道检号，單點(diǎn)是系統(tǒng)高可用的大敵腌歉，單點(diǎn)往往是系統(tǒng)高可用最大的風(fēng)險(xiǎn)和敵人涵妥，應(yīng)該盡量在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中避免單點(diǎn)顷霹。方法論上，高可用保證的原則是“集群化”瓶摆，或者叫“冗余”：只有一個(gè)單點(diǎn)凹蜂，掛了服務(wù)會(huì)受影響馍驯；如果有冗余備份，掛了還有其他backup能夠頂上玛痊。
保證系統(tǒng)高可用汰瘫，架構(gòu)設(shè)計(jì)的核心準(zhǔn)則是：冗余。
有了冗余之后擂煞，還不夠吟吝，每次出現(xiàn)故障需要人工介入恢復(fù)勢(shì)必會(huì)增加系統(tǒng)的不可服務(wù)實(shí)踐。所以颈娜，又往往是通過(guò)“自動(dòng)故障轉(zhuǎn)移”來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高可用剑逃。
接下來(lái)我們看下典型互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)中，如何通過(guò)冗余+自動(dòng)故障轉(zhuǎn)移來(lái)保證系統(tǒng)的高可用特性官辽。
三蛹磺、常見(jiàn)的互聯(lián)網(wǎng)分層架構(gòu)
（1）客戶端層：典型調(diào)用方是瀏覽器browser或者手機(jī)應(yīng)用APP
（2）反向代理層：系統(tǒng)入口同仆，反向代理
（3）站點(diǎn)應(yīng)用層：實(shí)現(xiàn)核心應(yīng)用邏輯萤捆，返回html或者json
（4）服務(wù)層：如果實(shí)現(xiàn)了服務(wù)化，就有這一層
（5）數(shù)據(jù)****-****緩存層：緩存加速訪問(wèn)存儲(chǔ)
（6）數(shù)據(jù)****-****數(shù)據(jù)庫(kù)層：數(shù)據(jù)庫(kù)固化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)
整個(gè)系統(tǒng)的高可用俗批，又是通過(guò)每一層的冗余****+****自動(dòng)故障轉(zhuǎn)移來(lái)綜合實(shí)現(xiàn)的俗或。
四、分層高可用架構(gòu)實(shí)踐
【客戶端層->****反向代理層】的高可用
【反向代理層->****站點(diǎn)層】的高可用
【站點(diǎn)層->****服務(wù)層】的高可用
【服務(wù)層>****緩存層】的高可用
緩存層的數(shù)據(jù)冗余又有幾種方式：第一種是利用客戶端的封裝赵抢，service對(duì)cache進(jìn)行雙讀或者雙寫。
以redis為例烦却，redis天然支持主從同步，redis官方也有sentinel哨兵機(jī)制先巴，來(lái)做redis的存活性檢測(cè)短绸。
說(shuō)完緩存的高可用证逻，這里要多說(shuō)一句乐埠，業(yè)務(wù)對(duì)緩存并不一定有“高可用”要求，更多的對(duì)緩存的使用場(chǎng)景囚企，是用來(lái)“加速數(shù)據(jù)訪問(wèn)”：把一部分?jǐn)?shù)據(jù)放到緩存里丈咐，如果緩存掛了或者緩存沒(méi)有命中，是可以去后端的數(shù)據(jù)庫(kù)中再取數(shù)據(jù)的龙宏。
這類允許“cache miss”的業(yè)務(wù)場(chǎng)景棵逊，緩存架構(gòu)的建議是：
將kv緩存封裝成服務(wù)集群，上游設(shè)置一個(gè)代理（代理可以用集群冗余的方式保證高可用）银酗，代理的后端根據(jù)緩存訪問(wèn)的key水平切分成若干個(gè)實(shí)例辆影，每個(gè)實(shí)例的訪問(wèn)并不做高可用。
【服務(wù)層>****數(shù)據(jù)庫(kù)層】的高可用
大部分互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)翔曲，數(shù)據(jù)庫(kù)層都用了“主從同步迫像，讀寫分離”架構(gòu)，所以數(shù)據(jù)庫(kù)層的高可用瞳遍，又分為“讀庫(kù)高可用”與“寫庫(kù)高可用”兩類侵蒙。
【服務(wù)層>****數(shù)據(jù)庫(kù)層“讀”】的高可用
既然冗余了讀庫(kù)纷闺，一般來(lái)說(shuō)就至少有2個(gè)從庫(kù)，“數(shù)據(jù)庫(kù)連接池”會(huì)建立與讀庫(kù)多個(gè)連接份蝴，每次請(qǐng)求會(huì)路由到這些讀庫(kù)犁功。
【服務(wù)層>****數(shù)據(jù)庫(kù)層“寫”】的高可用
以mysql為例怒医，可以設(shè)置兩個(gè)mysql雙主同步炉抒，一臺(tái)對(duì)線上提供服務(wù)，另一臺(tái)冗余以保證高可用稚叹，常見(jiàn)的實(shí)踐是keepalived存活探測(cè)焰薄，相同virtual IP提供服務(wù)。
五飒泻、總結(jié)
高可用HA（High Availability）是分布式系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)中必須考慮的因素之一鞭光，它通常是指，通過(guò)設(shè)計(jì)減少系統(tǒng)不能提供服務(wù)的時(shí)間蠢络。
方法論上，高可用是通過(guò)冗余****+****自動(dòng)故障轉(zhuǎn)移來(lái)實(shí)現(xiàn)的迟蜜。
整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)分層系統(tǒng)架構(gòu)的高可用刹孔，又是通過(guò)每一層的冗余****+****自動(dòng)故障轉(zhuǎn)移來(lái)綜合實(shí)現(xiàn)的，具體的：
（1）【客戶端層】到【反向代理層】的高可用娜睛，是通過(guò)反向代理層的冗余實(shí)現(xiàn)的髓霞，常見(jiàn)實(shí)踐是keepalived + virtual IP自動(dòng)故障轉(zhuǎn)移
（2）【反向代理層】到【站點(diǎn)層】的高可用，是通過(guò)站點(diǎn)層的冗余實(shí)現(xiàn)的畦戒，常見(jiàn)實(shí)踐是nginx與web-server之間的存活性探測(cè)與自動(dòng)故障轉(zhuǎn)移
（3）【站點(diǎn)層】到【服務(wù)層】的高可用方库，是通過(guò)服務(wù)層的冗余實(shí)現(xiàn)的，常見(jiàn)實(shí)踐是通過(guò)service-connection-pool來(lái)保證自動(dòng)故障轉(zhuǎn)移
（4）【服務(wù)層】到【緩存層】的高可用障斋，是通過(guò)緩存數(shù)據(jù)的冗余實(shí)現(xiàn)的纵潦，常見(jiàn)實(shí)踐是緩存客戶端雙讀雙寫，或者利用緩存集群的主從數(shù)據(jù)同步與sentinel崩罚活與自動(dòng)故障轉(zhuǎn)移邀层；更多的業(yè)務(wù)場(chǎng)景，對(duì)緩存沒(méi)有高可用要求遂庄，可以使用緩存服務(wù)化來(lái)對(duì)調(diào)用方屏蔽底層復(fù)雜性
（5）【服務(wù)層】到【數(shù)據(jù)庫(kù)“讀”】的高可用寥院，是通過(guò)讀庫(kù)的冗余實(shí)現(xiàn)的，常見(jiàn)實(shí)踐是通過(guò)db-connection-pool來(lái)保證自動(dòng)故障轉(zhuǎn)移
（6）【服務(wù)層】到【數(shù)據(jù)庫(kù)“寫”】的高可用涛目，是通過(guò)寫庫(kù)的冗余實(shí)現(xiàn)的秸谢，常見(jiàn)實(shí)踐是keepalived + virtual IP自動(dòng)故障轉(zhuǎn)移
