معماری High Availability چیست؟ راهنمای پایداری سایت
میتوانید خلاصهای کوتاه از محتوای مقاله را با استفاده از هوش مصنوعی دریافت نمایید.
راهکارهای مختلفی برای افزایش پایداری و کاهش قطعیها ارائه شده است، اما هیچکدام راه حل صددرصدی و مطلقی محسوب نمیشوند. به همین دلیل صاحبان کسبوکارهای آنلاین باید به فکر انتخاب روشی باشند که در صورت بروز هرگونه اختلال یا قطعی، دسترسیپذیری کلی سیستم را از بین نبرد. معماری دسترسیپذیری بالا (High Availability) دقیقا همین کار را انجام میدهد.
معماری دسترسی پذیری بالا (High Availability) چیست؟
معماری دسترسیپذیری بالا رویکردی است که در آن حتی اگر اجزای منفردی از سایت، سیستم یا سرویس دچار خرابی شوند، هیچ قطعی یا اختلالی در روند عملکرد کلی آنها ایجاد نمیشود. در سایتهای معمولی، تمام منابع بر روی یک سرور قرار دارند و کل معماری متکی بر یک زیرساخت واحد است؛ همین موضوع باعث میشود در صورت بروز حتی یک مشکل کوچک، دسترسیپذیری کل سایت تحت تاثیر قرار بگیرد. High Availability این مشکل را کاملا حل کرده است. در این معماری، بارهای کاری بالا بین چند منبع مختلف تقسیم میشوند تا در صورت بروز هرگونه مشکل، سیستم از کار نیفتد.
به طور کلی، معماری High Availability با هدف ایجاد کمترین میزان قطعی در زمان بروز هر نوع اختلالی طراحی شده است. این اختلالات میتواند شامل مشکلات سختافزاری، نرمافزاری، شبکهای، خطاهای محیطی و موارد دیگر باشد. این معماری از چند تکنیک اصلی برای عملی کردن این هدف استفاده میکند.
- تکنیک اول خوشهبندی است که در آن چندین سرور به عنوان پشتیبان قرار میگیرند تا در صورت بروز خرابی، جابهجایی سریع اتفاق بیفتد.
- تکنیک بعدی توازن بار است که ترافیک ورودی را بین چند سرور تقسیم میکند تا هیچ سروری بیش از حد تحت فشار قرار نگیرد.
- همچنین تحمل خطا باعث میشود سیستم به شکلی طراحی شود که حتی در صورت بروز هرگونه خرابی، همچنان قادر به ادامه فعالیت باشد.
- در نهایت، قابلیت مقیاسپذیری امکان افزایش ظرفیت سیستم را بر اساس میزان بار کاری فراهم میسازد.
چرا دسترسی پذیری بالا اهمیت دارد؟
برای پاسخ به این سوال، باید ببینید کسبوکار شما چقدر اهمیت دارد، آنلاین ماندن سایت در زمان بروز مشکل چقدر حیاتی است و چه میزان ترافیکی را تجربه میکنید. ما در پویان آی تی که در حوزه هاستینگ فعالیت میکنیم، در برخورد با صاحبان کسبوکار به این نتیجه رسیدهایم که حتی کسبوکارهای کوچک هم بهشدت نگران قطعی و پایداری دسترسی خود هستند. به همین دلیل است که به روشهای مختلف مثل استفاده از سخت افزار قدرتمند، سعی در ارائه پایداری بالا در میزبانی وب داشتهایم.
شاید تصور کنید پیادهسازی معماری High Availability هزینه بالایی دارد؛ درست هم متوجه شدهاید. ایجاد یک زیرساخت مطمئن و پایدار هزینهبر است، اما باید دید در دسترس نبودن سایت چه خسارتهای سنگینتری به همراه دارد. وقتی دسترسی کاربران قطع میشود، رضایت و تجربه کاربری افت میکند، درآمد شما تا چند روز متوقف یا کم میشود و اعتماد مخاطبان به برند آسیب میبیند. در نهایت، جبران این خسارات به هزینههایی بهمراتب بیشتر برای بازسازی اعتبار و جبران ضرر نیاز دارد.
روش کار معماری High Availability
یک وبسایت بزرگ با میزان ترافیک بالا مانند آمازون را در نظر بگیرید. این وبسایت مخاطبانی جهانی دارد و باید به صورت ۲۴ ساعته فعال و در دسترس باشد. اگر در صورت بروز مشکل، دسترسی کاربران به آمازون قطع شود، چه اتفاقی میافتد؟ اکثر سایتهای بزرگ دقیقا مانند آمازون از معماری High Availability برای مدیریت چنین شرایطی استفاده میکنند.
- در قدم اول، اطلاعات و سرویسهای وبسایت به جای یک سرور، بر روی چندین سرور قرار میگیرند. در این شرایط، اگر هرگونه مشکل یا اختلالی برای یکی از سرورها پیش بیاید، سرور دیگری بلافاصله جایگزین آن خواهد شد. همچنین برای امنیت بیشتر، هر کدام از این سرورها در موقعیتهای جغرافیایی جداگانه و دور از یکدیگر قرار دارند.
- بخش مهم دیگر در این معماری، سیستمهای خودکار Failover هستند. این سیستمها به محض شناسایی هرگونه اختلال یا خطا، به طور اتوماتیک و بدون دخالت دست، کاربران را به سرورهای پشتیبان منتقل میکنند.
- نکته حائز اهمیت دیگر، مدیریت و توازن در انتقال بار کاری است. در معماری High Availability، ترافیک ورودی به صورت کاملا متعادل بین چندین سرور توزیع میشود تا هیچ زیرساختی دچار نوسان یا فشار بیش از حد نشود.
روشهای پیاده سازی High Availability
به طور کلی هر روشی که باعث کاهش از کار افتادگی سرویس شود، در حوزه High Availability قرار میگیرد. با این حال، دو الگوی بسیار رایج و کاربردی برای پیادهسازی معماری High Availability وجود دارد.
روش اول که با نام پیکربندی Active-Active شناخته میشود، از چندین سرور همزمان تشکیل شده است که با هم یک کلستر یا نود کارآمد را میسازند. در این ساختار، تمام سرورها به صورت همزمان فعال هستند و ترافیک ورودی میان همه آنها تقسیم میشود. اگر یکی از سرورهای موجود در مجموعه از کار بیفتد، سایر سرورها بلافاصله بار کاری آن را پوشش میدهند. به این ترتیب کاربر بههیچوجه متوجه بروز مشکل نشده و هیچ قطعی رخ نمیدهد. در این روش زمان از دست رفتن سرویس (Downtime) تقریبا به صفر میرسد، اما هزینههای اجرایی آن بالا است. همچنین در کنار هزینه زیاد، پیچیدگیهای فنی در همگامسازی لحظهای سرورها، پیادهسازی این روش را چالشبرانگیز میکند.
روش دوم، استفاده از سیستم پشتیبان است که تحت عنوان Active-Passive شناخته میشود. در این معماری، یک سیستم اصلی وظیفه فعال نگه داشتن سایت و مدیریت ترافیک را بر عهده دارد و سیستم پشتیبان تا زمانی که سیستم اصلی در حال فعالیت است، هیچ ترافیکی دریافت نمیکند. با این حال، سیستم پشتیبان همواره در حالت آمادهبهکار (Standby) قرار دارد. در صورت بروز هرگونه اختلال در سیستم اصلی، مكانیزم Failover به سرعت کنترل شرایط را در دست گرفته و ترافیک را به سمت سیستم پشتیبان هدایت میکند. این روش هزینه بهمراتب کمتری دارد، اما ممکن است کاربران در زمان انتقال کامل ترافیک، اختلال بسیار کوتاهی را تجربه کنند.
برای پیاده سازی High Availability چه چیزهایی نیاز است؟
برای اینکه بتوانید یک معماری High Availability برای سایت خود پیادهسازی کنید، پیشنیازها و مولفههای اساسی وجود دارد که باید آنها را فراهم کنید.
- نخستین پیشنیاز، افزونگی (Redundancy) است. افزونگی به معنای داشتن سختافزارها و زیرساختهای پشتیبان در تمامی بخشها از جمله شبکه، تجهیزات ذخیرهسازی، منابع برق و سرورها است تا در صورت بروز اختلال در هر کدام، زیرساخت جایگزین بلافاصله فعال شود.
- مولفه مهم بعدی مکانیزم Failover است. نحوه عملکرد سیستم Failover ایدهآل به صورت کاملا خودکار است؛ یعنی از شناسایی لحظهای خرابیها گرفته تا انتقال بارهای کاری به سیستمهای پشتیبان، بدون دخالت انسان انجام میشود. اگرچه امکان راهاندازی سیستم Failover به صورت دستی نیز وجود دارد، اما این روش زمانبر بوده و احتمال خطای انسانی در آن بسیار بالا است.
- همچنین تا به اینجا حتما متوجه شدهاید که توازن بار (Load Balancing) چقدر در معماری دسترسیپذیری بالا اهمیت دارد و حیاتی است. مدیریت ترافیک باعث میشود درخواستهای ورودی به سمت سرورها و سیستمهای معیوب ارسال نشوند و روند دسترسیپذیری کاربران با هیچ افت کیفیتی مواجه نگردد.
- در نهایت، اصل تنوع جغرافیایی را نباید نادیده گرفت. بسیار اهمیت دارد که سرورهای شما در چندین منطقه جغرافیایی مجزا مستقر شده باشند؛ چرا که همیشه موضوع تنها خرابی نرمافزاری یا سختافزاری سرور نیست، بلکه گاهی وقوع بلایای طبیعی مانند سیل و زلزله، حادثه آتشسوزی یا مشکلات کلان در خود دیتاسنتر منجر به از دسترس خارج شدن کامل یک مرکز داده میشود.
چالشهای معماری High Availability
آیا با پیادهسازی معماری High Availability میتوانید خیالتان را از بابت دسترسیپذیری و عملکرد کلی سایت به طور کامل راحت کنید؟ در پاسخ باید گفت خیر. در حوزه خدمات آنلاین و وب، هیچگاه نمیتوان تضمین صددرصدی برای عملکرد بینقص ارائه داد یا با خیال کاملا آسوده رفتار کرد. در معماری High Availability نیز چالشهای پیچیدهای وجود دارد که یکی از جدیترین و خطرناکترین آنها، پدیده Split-Brain است.
وقتی در استوریجهای اشتراکی یا ارتباطات بینسروری ناهمگامی ایجاد شود، پدیده Split-Brain رخ میدهد. در این حالت، اگر شبکه ارتباطی میان نودها قطع شود اما هر نود به طور مستقل همچنان مشغول به کار باشد، هر کدام تصور میکنند نودهای دیگر از کار افتادهاند و خودشان باید به تنهایی سایت را در دسترس نگه دارند. نتیجه این اتفاق یک فاجعه تمامعیار است؛ چرا که پردازش و نوشتن همزمان و همپوشان روی دادهها توسط نودهای مجزا، موجب خرابی قطعی فایلسیستم (Data Corruption) و نابودی کامل اطلاعات میشود.
البته روشها و راهکارهای مشخصی برای جلوگیری از این اتفاق وجود دارد؛ از جمله استفاده از استوریجها و سامانههای توزیعشدهای مانند Ceph یا کانفیگ صحیح NFS. این زیرساختها با بهرهگیری از مکانیزمهای کوئوروم (Quorum)، به طور ویژه برای مقابله با خطای Split-Brain طراحی شدهاند و ریسک بروز این مشکل را به حداقل میرسانند.
در نهایت
معماری High Availability یک نسخه جادویی برای حذف کامل مشکلات دنیای وب نیست، اما معتبرترین رویکرد برای بقا و حفظ پایداری کسبوکارهای آنلاین در برابر ناپایداریهاست. با اینکه استقرار این زیرساخت نیازمند سرمایهگذاری، برنامهریزی دقیق و مدیریت چالشهای فنی است، اما ارزش آن در حفظ اعتبار برند، تداوم درآمد و ایجاد یک تجربه کاربری بینقص خلاصه میشود. در نهایت، هزینه برای پایداری و دسترسیپذیری بالا، نهتنها یک خرج اضافه نیست، بلکه یک سرمایهگذاری حیاتی برای تضمین آینده و رشد امن کسبوکار شماست.
سوالات متداول
در روش Active-Active تمام سرورها به صورت همزمان فعال هستند و ترافیک بین آنها تقسیم میشود که باعث کاهش Downtime به نزدیک صفر میگردد. اما در روش Active-Passive، یک سرور فعال است و سرور پشتیبان تنها در صورت بروز اختلال در سرور اصلی وارد مدار میشود.
زیرا خسارات ناشی از قطعی سرور شامل از دست رفتن مشتریان، افت رتبه و اعتبار برند و توقف درآمد، در بلندمدت بسیار سنگینتر از هزینه استقرار زیرساخت پایدار است.
منابع
- https://www.flexential.com/resources/blog/high-availability-architecture
- https://www.couchbase.com/blog/high-availability-architecture/
اولین دیدگاه را اضافه کنید.