Arquitetura de alta disponibilidade: Requisitos e práticas recomendadas

O que é alta disponibilidade na computação em nuvem?

Alta disponibilidade (HA) Na computação em nuvem, significa garantir que os serviços e aplicativos estejam sempre em funcionamento, mesmo que algo dê errado. Isso envolve ter sistemas de backup, alternar automaticamente para esses backups se ocorrer um problema e distribuir recursos em diferentes locais para evitar tempo de inatividade. Isso garante que os usuários sempre possam acessar os serviços sem interrupções.

O que é arquitetura de alta disponibilidade?

A arquitetura de alta disponibilidade é uma abordagem de design que garante que um sistema ou aplicativo esteja sempre disponível e acessível aos usuários, mesmo em caso de falha de hardware ou software, interrupções de rede ou outras interrupções. A arquitetura de HA visa minimizar o tempo de inatividade e garantir que o sistema possa se recuperar rapidamente de falhas, reduzindo o impacto sobre os usuários e a empresa.

Algumas técnicas comuns usadas na arquitetura de HA incluem:

• • Agrupamento: Agrupamento de vários servidores ou nós para fornecer redundância e recursos de failover
  • Balanceamento de carga: Distribuir o tráfego de entrada entre vários nós para garantir que nenhum nó único fique sobrecarregado e se torne um ponto único de falha
  • Replicação: Duplicação de dados ou serviços em vários nós para garantir que eles permaneçam disponíveis mesmo se um nó falhar
  • Redundância: Implementação de componentes ou sistemas duplicados para garantir que sempre haja um backup disponível em caso de falha
  • Tolerância a falhas: Projetar sistemas para continuar operando mesmo quando um ou mais componentes falharem
  • Escala automática: Adicionar ou remover nós automaticamente para atender às mudanças nas demandas de carga de trabalho, garantindo que o sistema possa lidar com o aumento do tráfego ou da demanda.
  • Recuperação de desastres: Implementação de planos e procedimentos para recuperação de falhas catastróficas ou desastres que afetem todo o sistema

Por que a alta disponibilidade é importante?

A alta disponibilidade garante que sistemas, aplicativos e serviços essenciais estejam sempre acessíveis e disponíveis para usuários, clientes e empresas. Veja a seguir alguns motivos pelos quais a HA é importante:

• • Proteção da receita: O tempo de inatividade pode resultar em uma perda significativa de receita, especialmente para comércio eletrônico, financeiroe outros negócios on-line. O HA garante que os sistemas permaneçam disponíveis, minimizando o risco de perda de vendas e de receita.
  • Satisfação do cliente: Os usuários esperam ter acesso a serviços e aplicativos 24 horas por dia, 7 dias por semana. A HA garante que os clientes possam acessar o que precisam quando precisam, melhorando a satisfação e a fidelidade geral do cliente.
  • Continuidade dos negócios: A HA garante que as empresas funcionem sem problemas, mesmo que haja alguma falha. Isso é fundamental para empresas que dependem muito da tecnologia.
  • Reputação da marca: O tempo de inatividade ou as interrupções frequentes podem prejudicar a reputação de uma empresa e minar a confiança do cliente. O HA ajuda a manter uma imagem positiva da marca, garantindo que os serviços estejam sempre disponíveis.
  • Produtividade aprimorada: O HA garante que os funcionários tenham as ferramentas necessárias para realizar seu trabalho, evitando obstáculos e permitindo que eles maximizem a produtividade.

Como funciona a alta disponibilidade?

Para ilustrar como a alta disponibilidade funciona, vamos imaginar um cenário envolvendo um site de comércio eletrônico movimentado que precisa estar disponível 24 horas por dia, 7 dias por semana.

Esse site específico opera em vários servidores, portanto, se um servidor falhar, os outros assumem imediatamente o controle, mantendo o site funcionando sem problemas. Esses servidores estão espalhados por diferentes data centers em vários locais, portanto, se um data center tiver um problema, o site ainda permanecerá operacional.

Nesse cenário, os sistemas de failover automatizados detectam problemas no servidor e transferem rapidamente os usuários para os servidores de backup sem intervenção manual. Os balanceadores de carga distribuem o tráfego uniformemente entre todos os servidores, evitando a sobrecarga de um único servidor.

Usando esses métodos - redundância de servidor, distribuição geográfica, failover automatizado e balanceamento de carga - o site de comércio eletrônico movimentado permanece confiável e acessível, proporcionando uma experiência perfeita para os usuários e garantindo que eles possam acessar seus produtos favoritos o tempo todo.

Alta disponibilidade vs. recuperação de desastres

A alta disponibilidade e a recuperação de desastres são conceitos relacionados, mas distintos, no planejamento de TI e de continuidade dos negócios. Veja a seguir uma tabela com as diferenças entre HA e DR:

A HA garante a operação contínua de um sistema ou aplicativo específico, enquanto a DA trata da restauração de sistemas e operações comerciais essenciais após um evento catastrófico.

Conceitos de alta disponibilidade

Uma arquitetura de alta disponibilidade se baseia em vários conceitos-chave para manter os sistemas operacionais com o mínimo de tempo de inatividade. Os conceitos incluem:

Redundância: Usar várias instâncias de componentes críticos para que, se um falhar, outros possam assumir o controle

Failover: Mudança automática para sistemas de backup quando um componente primário falha para garantir um serviço contínuo

Balanceamento de carga: Distribuir o tráfego uniformemente entre os servidores para evitar a sobrecarga de um único servidor

Distribuição geográfica: Distribuição de recursos em diferentes locais para proteção contra falhas localizadas, como desastres naturais

Dimensionamento automático: Ajustar o número de recursos com base na demanda atual para lidar com picos de tráfego e otimizar o desempenho

Monitoramento e alertas: Acompanhamento contínuo da integridade do sistema e envio de alertas para resolução rápida de problemas

Backup e replicação de dados: Fazer backup e replicar regularmente os dados para evitar perdas e garantir a disponibilidade

Verificações de saúde e autocura: Testar regularmente os sistemas e corrigir automaticamente os problemas para minimizar a intervenção manual

Esses conceitos trabalham juntos para manter um serviço confiável e contínuo.

Requisitos e práticas recomendadas de alta disponibilidade

Para obter alta disponibilidade, é necessário implementar estratégias e práticas recomendadas que garantam que seus sistemas sejam resilientes, confiáveis e capazes de operar continuamente, mesmo em caso de falhas ou interrupções. Essa implementação envolve uma combinação de redundância, distribuição geográfica, automação e monitoramento regular. Aqui estão as principais etapas para criar uma arquitetura altamente disponível que minimize o tempo de inatividade e mantenha a disponibilidade consistente do serviço.

Como obter alta disponibilidade 

Para obter HA, concentre-se em algumas estratégias essenciais para garantir que seus sistemas estejam sempre operacionais:

• • Use recursos redundantes: Implementar várias instâncias de servidores, bancos de dados e componentes essenciais para evitar pontos únicos de falha. Isso garante que, se uma parte falhar, outra poderá assumir o controle imediatamente.
  • Distribuir em vários locais: Distribua seus recursos em diferentes data centers ou regiões geográficas para se proteger contra falhas localizadas, como falta de energia ou desastres naturais.
  • Implementar failover automatizado e balanceamento de carga: Configure sistemas de failover automáticos para alternar para recursos de backup em caso de falha e use balanceadores de carga para distribuir o tráfego entre os servidores, mantendo o desempenho e a disponibilidade de maneira uniforme.
  • Monitorar continuamente: Use ferramentas de monitoramento para detectar problemas antecipadamente e configure alertas para qualquer problema em potencial para que você possa resolvê-los rapidamente.
  • Backups e testes regulares: Faça backup dos dados essenciais regularmente e teste sua configuração de HA para garantir que os mecanismos de failover e os processos de recuperação funcionem com eficácia.

Concentrando-se nessas áreas principais, é possível criar uma infraestrutura de nuvem confiável e altamente disponível que minimize o tempo de inatividade e forneça um serviço consistente aos seus usuários.

Como medir a disponibilidade

A medição da disponibilidade envolve o cálculo da porcentagem de tempo em que um sistema, serviço ou aplicativo está operacional e acessível aos usuários em um determinado período. Normalmente, a disponibilidade é expressa como uma porcentagem, indicando a frequência com que o sistema está ativo e em funcionamento.

Medição da disponibilidade

• • Entenda a fórmula da disponibilidade
    Você pode calcular a disponibilidade usando esta fórmula:
    

• • Tempo de atividade: O tempo total em que o sistema está operacional e disponível
  • Tempo de inatividade: O tempo total em que o sistema está indisponível ou não está funcionando como esperado
  • Definir o período de medição
    Escolha um período específico para medir a disponibilidade, como uma hora, um dia, um mês ou um ano. Esse período o ajuda a entender o desempenho do sistema ao longo do tempo e a identificar padrões ou tendências de disponibilidade.
    
  • Monitorar e registrar o tempo de atividade e o tempo de inatividade
    Use ferramentas e software de monitoramento para rastrear e registrar continuamente o tempo de atividade e o tempo de inatividade do sistema. Essas ferramentas podem detectar automaticamente interrupções, problemas de desempenho e quaisquer incidentes que causem tempo de inatividade.
  • Calcular o tempo de inatividade
    Determine o tempo total de inatividade durante o período escolhido. O tempo de inatividade inclui interrupções planejadas (por exemplo, manutenção) e não planejadas. O tempo de inatividade não planejado geralmente é o foco das métricas de disponibilidade, mas também é possível calcular métricas separadas para cada uma delas.
  • Porcentagem de disponibilidade de computação
    Insira os valores de tempo de atividade e tempo de inatividade na fórmula de disponibilidade para calcular a porcentagem. Por exemplo, se um sistema ficar inativo por 30 minutos em um mês (43.200 minutos), a fórmula ficaria assim:

• • Determinar a meta de disponibilidade
    Compare a disponibilidade calculada com sua meta ou contrato de nível de serviço (SLA). Uma meta comum para sistemas de HA é "cinco noves", ou 99,999% de disponibilidade, o que significa menos de 5,26 minutos de tempo de inatividade por ano.

Métricas comuns de disponibilidade

• • Três Noves (99,9%): Menos de 8,76 horas de tempo de inatividade por ano
  • Quatro noves (99,99%): Menos de 52,56 minutos de tempo de inatividade por ano
  • Cinco noves (99,999%): Menos de 5,26 minutos de tempo de inatividade por ano

A medição da disponibilidade envolve o cálculo da porcentagem de tempo de atividade usando uma fórmula simples e o monitoramento contínuo do sistema. Ao monitorar essa métrica, você pode avaliar se o seu sistema atende às metas de disponibilidade e identificar as áreas de melhoria.

Principais conclusões e recursos

Para garantir a alta disponibilidade, concentre-se na redundância usando instâncias de backup para componentes essenciais e automatizando o failover para minimizar o tempo de inatividade. Implemente o balanceamento de carga para distribuir o tráfego e espalhar os recursos em vários locais para se proteger contra falhas localizadas. Use o dimensionamento automático para lidar com as flutuações da demanda, monitore continuamente a integridade do sistema e faça backup e replique os dados regularmente. Além disso, teste os processos de failover e incorpore mecanismos de autocorreção para resolver os problemas imediatamente.

Recursos

Você pode obter mais conhecimento sobre esse tópico lendo estes artigos:

• • Dados em tempo real sempre disponíveis com alta disponibilidade no Couchbase Analytics
  • Implementação do Couchbase para alta disponibilidade no Google Cloud Platform - Parte 1
  • Implementação do Couchbase para alta disponibilidade no Google Cloud Platform - Parte 2
  • Bancos de dados distribuídos: Uma visão geral
  • Replicação entre centros de dados (XDCR) - Produtos Couchbase