看球聊 IT,这才是架构上高可用最形象的解释

时间:2018-06-21

足球类比IT高可用架构

相比于德国队的失败,西班牙面对的只是一场平局。毕竟,西班牙队的进攻依旧流畅,依然有科斯塔这种不讲理前锋,他们没有获胜,只是因为C罗的存在。

而反观德国,勒夫所崇尚的传导至上的无锋阵型,则因为缺乏速度和攻城锤而无法带动那条略显老迈的中轴线。虽然最后不出意外的上了戈麦斯,但为时已晚。留给德国队的时间已经不多了……

如果一个球队中一定要选出一个最重要的位置的话,那一定是前锋了。毕竟,进球才能取得胜利。从单前锋,到442的双前锋,再到433的攻击型阵型,3前锋已经属于顶配。

我们可以将前锋看作是IT行业所常说的“高可用性”(High Availability,简称HA)。

简单来说就是为了保证业务的有效运行,尽量减少因为各种原因造成的停机时间。就像一个足球队,想要取得好成绩,不仅需要一个出色的前锋,而是需要11个甚至更多出色的前锋。

如果以一个足球队举例的话,常见的高可用性方式也可以分三种模式:

主从方式 (非对称方式)——单前锋

主从方式相当于单前锋模式。当前锋队员受到严防死守或状态不佳、受伤等时,就需要其他队员成为后备力量予以支持,或者直接进行对位调整:替补队员就上场换下主力队员,全权接过主力队员的职责。在IT架构里,就是主节点承载全部业务流量,备节点处于待机状态,仅持续同步数据,不对外提供服务。

主从高可用-单前锋模式示意图

等主力队员伤愈复出后,替补队员便要坐回板凳席——这是自动切换。

要是有些替补队员赖着不走非要上场的时候,就需要教练出面强行将其按在替补席——这就是手动切换。

这种方式对备节点的能力要求极高,需要替补队员能够力挽狂澜,而不是锦上添花,适合大部分传统业务系统的基础容灾场景。

双机双工方式(互备互援)——双前锋或三前锋

相比于单前锋,双前锋可以更好的提升进攻能力,即常见的442阵型,两个前锋同时肩负起进攻重任,并且相互配合,当一个前锋面对包夹时,可以是通过分球寻求配合,由另一个前锋接管,寻求进攻机会。对应IT架构就是双主互备,两台节点同时承载业务、双向同步数据,任意一端故障,流量自动平滑切换至另一节点,资源利用率远高于主从待机模式。

集群工作方式(多服务器互备方式)——无锋阵型

最早使用无锋阵型的当属以全攻全守著称的荷兰队,不过可惜,荷兰队无缘本届世界杯。

无锋阵型需要场上11名队员(包括门将)全部参与到进攻和防守中,当其中任何一个队员失位或受伤时,其他队员可以快速进行补位。映射到集群架构,多节点共同组成资源池,业务打散分布在集群内部,单点故障不会造成整体业务中断。

这种“无锋”阵型模式自身也会遇到一些问题,比如因为没有专职前锋,所以会导致临门一脚有所欠缺,以及导致在遇到防守能力更强的对手的时候很难撕破防线。例如文章开始时提到的德国队,对应集群场景里典型的脑裂风险。

集群高可用-无锋阵型示意图

在比赛中,前锋之间需要很高的默契度,如果没有默契,便会分裂成独立的个体,陷入单兵作战中。同时,如果没有有效的配合,本来为一个整体、动作协调的系统便出现了相互争抢进攻位置、相互抢夺球权的现象,也就是IT领域的脑裂,多节点同时接管业务,引发数据双写冲突、脏数据。

为了解决这个问题,一些球队便制定了相应的战术,对应高可用集群三大核心防护机制:

机制名称 足球类比 IT高可用含义
心跳线 队员之间除了既有的位置设定之外,还可以相互进行呼喊,做手势等。 节点间状态检测链路,持续感知对方存活状态,推荐配置多条独立心跳链路防单点故障
仲裁机制 当队员之间出现分歧时,由教练决定更换掉那个“出问题”的队员。 第三方仲裁节点,判定节点故障归属,避免多节点同时接管业务资源
Fencing(隔离) 当前锋队员失去默契时,通过fencing把对方“干掉”,确保进攻体系统一明确,当然,这种方式的前提是前锋中有梅西、C罗一样的人存在。 故障节点强制隔离,切断访问权限,从根源杜绝脑裂、双主写冲突,保障数据一致性

所以,一个好的高可用系统,一定需要一个完善的防治“脑裂”的机制。

i2Availability便可以实现任意距离内的手动和自动切换,避免脑裂。此外,i2Availability还可以实现分组切换,即只替换出现问题的业务实例;智能切换,即通过相互配合、跑位实现精准的业务接管,适配同城、异地、跨云等复杂异构环境。

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