系统架构设计师高级高可用性与容错机制.pptx

系统架构设计师高级高可用性与容错机制

CATALOGUE目录高可用性与容错概述硬件层高可用性与容错策略软件层高可用性与容错技术实现网络层高可用性与容错保障措施应用层高可用性与容错实践案例分享测试评估及监控维护方案设计

01高可用性与容错概述

高可用性定义指系统经过专门设计，具备在故障发生时仍能持续提供服务的能力，从而确保业务的连续性和数据的可靠性。重要性体现满足企业对业务持续性的高要求，提升客户满意度；降低系统故障带来的损失和风险；增强系统的稳定性和容错能力。高可用性定义与重要性

指在系统运行过程中，当出现硬件故障、软件错误或人为失误等异常情况时，系统能够自动检测、诊断并采取措施，使系统恢复正常运行或保持一定性能水平的技术。容错技术定义包括硬件容错、软件容错、数据容错和时间容错等多种类型，分别针对不同的故障场景提供相应的解决方案。容错技术分类容错技术基本概念

衡量系统在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的概率。稳定性越高，系统无故障运行时间越长。反映系统在规定条件下，某一时刻或某段时间内处于可用状态的程度。可靠性越高，系统故障率越低，维修时间越短。稳定性指标可靠性指标系统稳定性与可靠性指标

架构设计原则在进行系统架构设计时，应遵循高可用性、高扩展性、高性能、安全性等原则，确保系统的稳定性和可靠性。架构设计目标实现系统的高可用性和容错能力，提高系统的整体性能和可扩展性，降低运维成本，从而满足企业不断增长的业务需求。同时，还需关注系统的易用性、可维护性和可管理性等方面，提升用户体验和管理效率。架构设计原则及目标

02硬件层高可用性与容错策略

123主设备负责处理业务请求，备设备处于待机状态，当主设备故障时，备设备接管业务，保障业务连续性。主备模式两个设备同时处理业务请求，互为备份，提高系统处理能力，同时降低单点故障风险。双活模式多台设备组成集群，共同处理业务请求，通过负载均衡技术实现流量分发，提高系统可扩展性和容错能力。集群模式冗余部署方案设计

通过定期发送心跳报文检测设备状态，一旦设备故障，及时触发切换机制。心跳检测实时监测设备运行状态，包括CPU、内存、磁盘等关键指标，发现异常立即处理。状态监测当主设备故障时，备设备需能够快速接管业务，确保业务不中断。可采用自动切换或手动切换方式，根据实际情况选择。快速切换设备故障检测与切换机制

制定数据备份策略，定期对关键数据进行备份，确保数据可恢复。定期备份选择可靠的备份存储设备，如磁带库、磁盘阵列等，确保备份数据的安全性。备份存储定期对备份数据进行验证，确保其完整性和可用性。一旦发生数据丢失或损坏，可及时恢复。备份验证定期进行数据恢复演练，提高团队应急响应能力，确保在真实故障发生时能够迅速恢复数据。恢复演练数据备份恢复方案

硬件设备选型建议选择经过严格测试、具有高可靠性的硬件设备，降低设备故障率。在关键部件上采用冗余设计，如双网卡、双电源等，提高设备可用性。根据业务需求选择支持扩展的硬件设备，便于未来升级和扩展。确保所选设备与现有系统兼容，避免出现兼容性问题导致的故障。高可靠性设备冗余部件设计可扩展性考虑兼容性评估

03软件层高可用性与容错技术实现

将请求按顺序轮流分配到后端服务器上，适用于服务器性能相近的场景。轮询法加权轮询法源地址哈希法最小连接数法根据服务器性能分配不同的权重，性能高的服务器处理更多请求，适用于服务器性能不均的场景。根据请求源地址进行哈希计算，固定分配到某台服务器，适用于需要会话保持的场景。动态选择当前连接数最少的服务器处理请求，适用于请求连接时长不均的场景。负载均衡策略及应用场景分析

一台主机对外提供服务，备机处于热备状态，主机故障时备机接管服务。优势在于简单、易实施，但资源利用率低。主备模式主机处理读写请求，从机处理读请求，实现读写分离。优势在于提高系统处理能力，但写操作仍受限于主机性能。主从模式多台服务器组成一个集群，共同处理请求，实现负载均衡和高可用。优势在于高性能、可扩展性强，但实施和维护成本较高。集群模式集群部署模式选择依据和优势比较

熔断机制对某个服务调用进行熔断处理，当服务不稳定或响应过慢时，直接返回错误或降级处理，避免对整个系统造成影响。重试机制对某个失败的服务调用进行重试，提高系统的容错能力。但需注意设置合适的重试次数和间隔时间，避免加重系统负担。限流与降级在流量高峰时段对部分非核心服务进行限流或降级处理，保障核心服务的稳定性和可用性。微服务架构下容错处理技巧

03分布式数据恢复在分布式系统中，利用多个副本之间的数据冗余来实现数据的恢复和容错，确保数据的完整性和一致性。01数据备份与恢复定期对重要数据进行备份，并制定详细的数据恢复计划，确保在数据丢失或损坏时能够迅速恢复。02数据冗余与校验通过存储冗余数据和校验信息来检测和修复数据错误，提高数据