日常開(kāi)發(fā)中，我們經(jīng)常聽(tīng)到系統(tǒng)的可用性是幾個(gè) 9這樣的描述，因此，這篇文章，我們將探討什么是可用性、如何計(jì)算可用性以及提高可用性的一些常用策略。

什么是系統(tǒng)可用性？

系統(tǒng)的可用性（Availability）是衡量一個(gè)系統(tǒng)在特定時(shí)間段內(nèi)能夠正常運(yùn)行并提供服務(wù)的能力。

可用性計(jì)算方式：

Availability = Uptime / (Uptime + Downtime)

• Uptime：運(yùn)行時(shí)間，系統(tǒng)正常運(yùn)行且可訪問(wèn)的時(shí)間段。
• Downtime：停機(jī)時(shí)間，由于故障、維護(hù)或其他問(wèn)題而導(dǎo)致系統(tǒng)不可用的時(shí)期。

舉個(gè)例子，假如一年 365天，停機(jī)總時(shí)間 2天，那么可用性的計(jì)算為：

Availability = (365-2) / 365
             = 363 / 365
             = 0.99452
轉(zhuǎn)換成百分比   = 99.452 %

可用性等級(jí)

系統(tǒng)可用性，可用性通常用“9”表示，可用性越高，停機(jī)時(shí)間就越少。如下圖所示：

如何提升系統(tǒng)可用性？

提升系統(tǒng)可用性的方法包括但不限于以下幾種：

1.冗余設(shè)計(jì)

冗余設(shè)計(jì)是提升系統(tǒng)可用性常用的方式，比如，分布式部署，異地多活等，冗余設(shè)計(jì)常見(jiàn)的技術(shù)策略主要有以下 3種：

• 服務(wù)器冗余：部署多個(gè)服務(wù)器來(lái)處理請(qǐng)求，確保如果一個(gè)服務(wù)器出現(xiàn)故障，其他服務(wù)器可以繼續(xù)提供服務(wù)。
• 數(shù)據(jù)庫(kù)冗余：創(chuàng)建一個(gè)副本數(shù)據(jù)庫(kù)，如果主數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)生故障，該數(shù)據(jù)庫(kù)可以接管。
• 地理冗余：將資源分布在多個(gè)地理位置，以減輕區(qū)域故障的影響。

2.故障檢測(cè)與自動(dòng)恢復(fù)

當(dāng)檢測(cè)到故障時(shí)，故障切換機(jī)制會(huì)自動(dòng)切換到冗余系統(tǒng)。常用的技術(shù)策略有：

• 監(jiān)控系統(tǒng)：使用監(jiān)控工具（如Nagios、Zabbix）實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。
• 自動(dòng)化恢復(fù)：配置自動(dòng)化腳本或服務(wù)（如AWS Auto Scaling）在檢測(cè)到故障時(shí)自動(dòng)重啟或替換故障組件。

3.數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)

在實(shí)際開(kāi)發(fā)中，絕大部署業(yè)務(wù)都是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，因此數(shù)據(jù)的重要性不言而喻，對(duì)于數(shù)據(jù)可用性常用的技術(shù)點(diǎn)有：

• 定期備份：定期備份重要數(shù)據(jù)，確保在數(shù)據(jù)丟失或損壞時(shí)能夠快速恢復(fù)。
• 災(zāi)難恢復(fù)計(jì)劃：制定并測(cè)試災(zāi)難恢復(fù)計(jì)劃，以確保在重大故障或?yàn)?zāi)難發(fā)生時(shí)能夠迅速恢復(fù)系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)。

4.負(fù)載均衡

負(fù)載均衡在多個(gè)服務(wù)器之間分配傳入的網(wǎng)絡(luò)流量，以確保沒(méi)有單個(gè)服務(wù)器成為瓶頸，從而提高性能和可用性。

• 負(fù)載均衡器：使用負(fù)載均衡器（如Nginx、HAProxy）將請(qǐng)求分發(fā)到多個(gè)服務(wù)器，避免單個(gè)服務(wù)器過(guò)載。
• 分布式系統(tǒng)：設(shè)計(jì)分布式系統(tǒng)架構(gòu)，將工作負(fù)載分布到多個(gè)節(jié)點(diǎn)。

5.容錯(cuò)設(shè)計(jì)

容錯(cuò)設(shè)計(jì)（Fault Tolerance Design），旨在使系統(tǒng)能夠在某些組件發(fā)生故障時(shí)仍然繼續(xù)正常運(yùn)行，它的核心理念是通過(guò)冗余和其他技術(shù)手段，避免單點(diǎn)故障導(dǎo)致系統(tǒng)整體失效。

以下是容錯(cuò)設(shè)計(jì)的一些具體方法和技術(shù)：

• 無(wú)狀態(tài)服務(wù)：設(shè)計(jì)無(wú)狀態(tài)服務(wù)，使得服務(wù)實(shí)例可以隨時(shí)被替換而不影響整體系統(tǒng)。
• 數(shù)據(jù)復(fù)制：使用數(shù)據(jù)復(fù)制技術(shù)（如數(shù)據(jù)庫(kù)的主從復(fù)制）保證數(shù)據(jù)的高可用性。

6.定期維護(hù)與更新

在現(xiàn)實(shí)生活中，不管是人的健康還是機(jī)器或者其他的健康，都需要定期維護(hù)，對(duì)于系統(tǒng)來(lái)說(shuō)也是一樣的道理，通過(guò)定期的維護(hù)和更新，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決潛在問(wèn)題，防止系統(tǒng)故障，提升系統(tǒng)的整體可用性。

以下是定期維護(hù)與更新的主要策略：

• 補(bǔ)丁管理：及時(shí)應(yīng)用安全補(bǔ)丁和系統(tǒng)更新，防止已知漏洞被利用。
• 健康檢查：定期進(jìn)行系統(tǒng)健康檢查，發(fā)現(xiàn)潛在問(wèn)題并及時(shí)修復(fù)。

7.使用高可用性云服務(wù)

云服務(wù)提供商的HA解決方案：利用云服務(wù)提供商提供的高可用性解決方案，如多區(qū)域部署、自動(dòng)故障轉(zhuǎn)移等。

8.網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

• 冗余網(wǎng)絡(luò)連接：配置冗余的網(wǎng)絡(luò)連接，避免單點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)故障。
• 優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)配置：使用CDN（內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)）加速內(nèi)容交付，減少網(wǎng)絡(luò)延遲。

總結(jié)

可用性是我們?cè)谧鱿到y(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)一個(gè)重要指標(biāo)，它確保用戶可以可靠且持續(xù)地訪問(wèn)服務(wù)。因此，我們可以結(jié)合真實(shí)的業(yè)務(wù)需求，在上面提供的一些技術(shù)策略中靈活選擇。