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我将通过一个web应用的架构设计来说明这些架构,web应用的基础架构搭建在AWS上,利用AWS提供的相应服务,可以设计出不同的高可用方案。
1. 最简单的三层架构:
这与传统非云架构的三层架构一致,没有分布式架构,只拥有一个单独的应用实例,单一的数据库。如下图,架构采用:
EC2
Amazon RDS
Route 53 DNS服务
S3 作为内容存储,数据备份该架构结构简单,使用的S3备份服务后已经具有一定的防灾,灾难恢复功能。这种架构AWS官方说明可以具有每年少于3天15小时的宕机时间。这对大多数商业应用是不满足要求的。但是在开发,测试环境中被广泛使用。
2. 多域高可用设计模式
该设计模式提高了应用的高可用指标,宕机时间达到少于每年8小时45分钟。该设计采用:
AWS MultiAZ
EC2提供计算服务
ELB 作为负载均衡,
ASG (Auto Scaling Group)管理实例增减,替换
RDS 数据库,采用两个AZ RDS区域,灾难切换通过ASG实现
应用被分为多个AZ 区,最前端是两个Reverse Proxy,之后的两个Web server,提供双活机制,增强可用性。
软件架构要支持双活机制的自动切换
软件架构要支持系统无缝升级,以及客户无感知的业务回滚
软件架构应具有系统监控模块,监控web http 200 状态。
S3 提供系统备份功能
该架构的可用性已经很高,适用于有高可用性要求,但容许短暂业务暂停。比如企业内部使用的,但重要性又是很高的企业级应用,以及客户数量不高的对外商业应用。
3. 面向客户的商业应用
面向客户的应用对高可用有很高的要求,这里提供的架构可以保证每年低于52分钟的宕机时间。这个架构看起来与上面的很相似,但是由双活办成3实例高可用,这就更大的保证了高可用性,在某个instance宕机后不会影响业务,应用通过监控组件,发现问题,自动替换有问题的虚机。设计系统时需要注意着几点:
将应用程序部署在3个域中,三个域相互隔离,每个域设计负载容量极限不是整个系统的三分之一,而是50%容量
对于可以被缓存的内容,添加CloudFront以减少系统负载
在所有层中实现软件/应用程序弹性模式
需要实现自动部署,系统支持自动回滚,以实现系统出现故障是快速回复。
系统必须包括监控组件,用于监控系统,汇报问题。
4. 多物理区域部署方案
良好的应用以及基础架构设计可以很好的提高系统的高可用性,甚至达到每年52分钟的最小宕机时间。如果需要继续提高商业引用的高可用,就需要考虑多物理区域部署的方案,该方案通过夸物理区域的部署,避免单区域灾难的冲击。
跨物理区域方案具体设计为:
设计两个物理区域部署应用,两个区域设计为主、备,热备份的关系。
被动站点按比例缩小,最终保持一致,以获得与活动站点相同的流量。
两个区域都应保持静态稳定,以处理所有能力要求,即使是在一个AZ区故障期间。
在所有层中实现应用组件的弹性模式。
将需要一个轻量应用组件来监测应用程序的健康状况和区域依赖性。
静态网站在系统中扮演重要角色,其不但用于缓解高并发的情况,同时在故障转移期间,请求将被路由到静态网站,用以实现无缝迁移。
软件更新将使用蓝绿部署方法或者是Canary部署方法
该架构可以保证每年4小时以下的宕机时间,虽然不如上面提到的单物理节点商业级应用,但是因为其多物理区域的特点,许多银行,金融企业使用该架构。
5. 最高端的高可用应用架构
最高端的高可用架构可以保证每年少于5分钟以下的宕机时间,提供99.999%的高可用,可以说是高可用上的战斗机。重要的银行,金融,政府,军队部门都采用这样的架构。
高性能的存储解决方案,
架构中的每一层中采用冗余方案
在可能的情况下使用NoSQL数据库
采用主动/主动的多区域方法。每个区域都必须是静态稳定的
路由层将向健康站点发送流量,并在故障期间停止复制
在所有层中实现应用组件的弹性功能
需要一个轻量应用组件来监测应用程序的健康状况和区域依赖性。
静态网站在系统中扮演重要角色,其不但用于缓解高并发的情况,同时在故障转移期间,请求将被路由到静态网站,用以实现无缝迁移。
软件更新将使用蓝绿部署方法或者是Canary部署方法————————————————