互聯(lián)網(wǎng)高可用系統(tǒng)架構(gòu)概論（上）

5G寬帶 dvbcn編輯 2017-01-05 09:39 閱讀 4,372 來源：DVBCN 　

高可用架構(gòu)，是近年來構(gòu)建大中型網(wǎng)站很時髦的詞，是大數(shù)據(jù)，大并發(fā)，高負載后出現(xiàn)的產(chǎn)品。但是根據(jù)實際情況真正能做到，可伸縮，可擴展，可維護，確是不容易的事。

高可用架構(gòu)的話題擴展開來，可以寫一本書，21CTO平臺也會持續(xù)登載相關(guān)文章，這些文章會匯聚和總結(jié)為這本書的主要內(nèi)容。

從Livedoor，再從趕集網(wǎng)，從一兩臺機器到十幾臺。再到后來的YY平臺，后來的今日頭條的特賣架構(gòu)，再到云架構(gòu)，隨著技術(shù)的演進，有些異同，但也有共通之處。根據(jù)產(chǎn)品特性，成本，團隊技術(shù)等的綜合體現(xiàn)，并沒有固定的標準。

什么是高可用

高可用(High Availability)實際上是構(gòu)建分布式系統(tǒng)的一個標準，特別是互聯(lián)網(wǎng)的分布式系統(tǒng)架構(gòu)要達到高性能，高擴展，以及高可用可伸縮等特征，高可用是分布式系統(tǒng)架構(gòu)中首重考慮的因素。

高可用指通過系統(tǒng)架構(gòu)來減少和避免系統(tǒng)不能提供可用服務的時間。馬上快過年了，我們都要用12306網(wǎng)站來訂票，這個最牛網(wǎng)站還是每天晚上10點到第二天7點關(guān)機不營業(yè)，這屬于另一種不提供服務，另當別論。

假設系統(tǒng)一直能夠提供服務，我們說系統(tǒng)的可用性是100%。如果系統(tǒng)每運行100個時間單位，會有1小時間單位無法提供服務，我們說系統(tǒng)的可用性是99%。很多公司的高可用目標是4個9，也就是99.99%，這就意味著，系統(tǒng)的年停機時間為8.8個小時。

使用公式 x = (n - y) * 100/n 來計算可用性百分比。

x代表百分比

n代表給定歷月（30 天）中的總分鐘數(shù)

y代表系統(tǒng)或服務不可用時的總分鐘數(shù)

可以在下表（該表使可用性百分比與日歷時間等價值相關(guān)聯(lián)）中看到，很難實現(xiàn)五個九的可用性。

請見下表：

說明

通俗叫法

可用性級別

年/停機時間

基本可用性

2個9

99%

87.6小時

較高可用性

3個9

99.9%

8.8小時

具有故障自動恢復能力的可用性

4個9

99.99%

53分鐘

最高可用性

5個9

99.999%

5分鐘

網(wǎng)站或后端系統(tǒng)可用性標準

關(guān)于可用性服務標準，在一些正規(guī)的數(shù)據(jù)中心IDC或提供CDN的公司，它們IT 服務級別協(xié)議 (SLA)能夠達到4個9標準的。

當然，可用性是有一個平衡點，達到4個9就是不錯的公司，還有一些關(guān)鍵特性，比如容錯，容災，備份和恢復等。

舉個栗子，一些網(wǎng)站在人們心目中是一直不宕機的。比如百度，它在若干年的頁面只有十幾K。不管是不是互聯(lián)網(wǎng)公司，人們會通過ping baidu.com來檢測網(wǎng)絡的連通性。它的高可用服務，達到了常說的『簡單，可依賴』，『如果百度都打不開，應該網(wǎng)絡斷了』，人們會常這樣確定。

另外還有163.com等都成為業(yè)內(nèi)公認高可用保障非常出色的系統(tǒng)，這是對這些技術(shù)團隊的至高榮譽。

如何保障系統(tǒng)高可用

我們都知道，單點故障是系統(tǒng)高可用的大敵，即一臺機器出現(xiàn)問題，導至整個系統(tǒng)的不可用。因此在架構(gòu)設計上應該盡量避免單點。在理論方法上，保證高可用的方法就是『負載均衡』，即『分布式』『集群化』式設計。假如說只有一臺服務器，如果它掛掉了，整體服務都受到了影響。

現(xiàn)實中，一臺機器來支撐應用的場景也有，需要我們做到可用性也可以達成，但思想也有多臺機器思維，以及異常的處理，后面我會持續(xù)大家談討。

很顯而易見的是，當有了多臺服務器后，流量負載會分攤到這些機器上，即使有一臺掛了還有其它機器能夠頂?shù)蒙稀?/span>

保證系統(tǒng)高可用，架構(gòu)設計的核心準則就是：系統(tǒng)冗余。加了冗余后，還不夠，當每次出現(xiàn)故障后，如果需要人工來介入以恢復服務，這樣也會增加系統(tǒng)的不可服務實踐。

所以，我們是通過『故障自動轉(zhuǎn)移』來實現(xiàn)系統(tǒng)的高可用。接下來，我們一起看典型的互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)中，如果通過冗余+自動故障轉(zhuǎn)移來保證系統(tǒng)的高可用特性。