计算高可用架构

第77篇

极客时间《从0开始学架构》课程笔记。

什么是计算高可用

本质：通过冗余来规避部分故障的风险
设计思想：通过增加更多服务器达到计算高可用
设计复杂度：任务管理，即失败后如何重新分配任务
设计关键点：哪些服务器可以执行任务；任务如何重新执行。

常见计算高可用架构

常见的计算高可用架构有3种：主备、主从和集群。主备又分为冷备和温备；集群分为对称集群和非对称集群。

1、主备

主备架构

详细设计：

• 主机执行所有计算任务
• 主机故障时任务分配器不会自动分配任务给备机，此时备机不可用
• 主机若能恢复，任务分配器将任务发给主机
• 主机不能恢复时，人工操作将备机升为主机，任务分配器将任务给新的主机
• 人工增加新奇迹作为备机
• 根据备机状态不同，可分为冷备架构和温备架构，一般推荐温备

优点：实现简单，主备机不需要进行交互，状态判断和切换操作都由人工执行
缺点：人工操作时间不可控，操作效率较低，容易出错
适用场景：内部管理系统、后台管理系统这类使用人数不多、使用频率不高的业务，不太适合在线业务

2、主从

主从架构

详细设计：

• 正常情况下，主机备机分别执行部分计算任务
• 当主机故障时，任务分配器继续分配任务发给主机，不管任务执行是否成功
• 如果主机能恢复，继续按照原有设计策略分配任务
• 如果主机不能恢复，需要人工操作，修改配置将原来的从机升级为主机
• 增加新的机器作为从机，任务分配器继续按照原有设计策略分配任务

优点：从机也在执行任务，发挥了从机的硬件性能
缺点：需要对计算任务进行分类，任务分配器更为复杂

3、集群

主备或主从架构的问题：需要人工操作、效率低、容易出错、不能及时处理故障
高可用集群方案就是为了实现自动完成切换操作。
根据服务器节点角色不同，分为对称集群和非对称集群两类。
与存储高可用不一样，计算高可用集群包括2台服务器的集群。

对称集群

定义：集群中每个服务器的角色都是一样的，都可以执行所有任务，也叫负载均衡集群

负载均衡集群

详细设计：

• 正常情况下，任务分配器采取某种策略分配计算任务
• 当集群中某台服务器故障时，任务分配器将任务分配给其他服务器
• 故障服务器恢复后，任务分配器重新分配任务给它

设计关键点：

• 任务分配器需要选取分配策略、需要检测服务器状态
• 任务分配策略一般选择轮询或随机
• 状态检测需要检测服务器状态和任务执行状态，不同业务场景的状态判断条件差异很大，实际设计时要根据业务需求来进行设计和调优

非对称集群

定义：集群中的服务器分为多个不同的角色，不同的角色执行不同的任务，例如最常见的 Master-Slave 角色

非对称集群

详细设计：

• 集群通过某种方式区分不同服务器的角色，如ZAB算法选举
• 任务分配器将不同任务分发给不同服务器
• 当指定类型的服务器故障时，需要重新分配角色
• Master服务器故障时，指定一个Slave服务器为Master
• Slave服务器故障时，将故障服务器从集群剔除

设计关键点：

• 任务分配策略更加复杂：需要将任务划分为不同类型并分配给不同角色的集群节点
• 角色分配策略实现比较复杂：例如，可能需要使用 ZAB、Raft 这类复杂的算法来实现 Leader 的选举