HA یا High Availability چیست؟ آشنایی با دسترسی پذیری بالا
HA چیست؟ HA یا High Availability، کلید دسترسی مداوم به خدمات است. این ویژگی به سیستم‌ها اجازه می‌دهد تا حتی در صورت بروز مشکلات سخت‌افزاری یا نرم‌افزاری، به طور پیوسته در دسترس باشند. در این مقاله ابرزس، ضمن بررسی مفهوم HA، به کاربردهای عملی آن در دنیای واقعی و چالش‌های پیاده‌سازی آن در زیرساخت‌های ابری خواهیم پرداخت. با مطالعه این مقاله، میتوانید به درکی عمیق‌تر از چگونگی بهره‌گیری از HA برای افزایش پایداری و اطمینان کسب‌وکار خود برسید.
منظور از High Availability یا HA چیست؟
دسترس پذیری بالا (HA یا High Availability) مجموعه‌ای از راهکارها و فناوری‌هاست که با هدف اطمینان از عملکرد مداوم سیستم‌ها حتی در صورت بروز مشکلات ناگهانی طراحی شده است. این هدف با استفاده از مفاهیمی همچون افزونگی (Redundancy)، توزیع بار (Load Balancing)، جابجایی خودکار (Automatic Failover)، و خوشه‌بندی (Clustering) محقق می‌شود. نکته‌ی بسیار مهم در این زمینه، حذف تنها نقاط شکست (Single Points of Failure) است، که می‌تواند از قطع سرویس یا از دست رفتن دیتا جلوگیری کند. شاخص‌هایی مانند SLA (توافق‌نامه سطح خدمات)، RTO (زمان مورد انتظار برای بازگرداندن سیستم به حالت کاری) و RPO (نقطه زمانی مورد انتظار برای بازیابی داده‌ها) برای سنجش سطح دسترس‌پذیری و قابلیت بازیابی سیستم‌ها به کار می‌روند. در نهایت، HA تلاش می‌کند تا زمان خرابی را به حداقل رسانده و اطمینان حاصل کند که خدمات همواره در دسترس کاربران باقی می‌مانند.
منظور از پیاده‌سازی High Available در زیرساخت ابری چیست؟
دسترس‌پذیری بالا (High Availability) در رایانش ابری به معنای این است که سیستم، سرور یا ماشین مجازی شما می‌تواند به‌طور مداوم و بدون قطعی، حتی در شرایط بحرانی، به کار خود ادامه دهد. این ویژگی برای کسب‌وکارهایی که نیاز دارند تا برنامه‌ها و سرویس‌هایشان همیشه در دسترس باشند، حیاتی است. دسترس‌پذیری بالا تضمین می‌کند که سیستم می‌تواند بارهای کاری مختلف را مدیریت کرده و از خرابی‌ها به سرعت بازیابی شود.
دسترس‌پذیری بالا در زیرساخت ابری به میزان درصد زمانی اشاره دارد که سیستم در دسترس و فعال است. این مقدار معمولاً به تعداد «نُه» در درصد زمان عملکرد سیستم در طول روز، هفته یا سال سنجیده می‌شود و آپ‌تایم نام دارد.:
- ۹۹٪ زمان بالا بودن = دو نُه (معادل تقریباً ۳ روز و ۱۵ ساعت روز خرابی در سال)
- ۹۹.۹٪ زمان بالا بودن = سه نُه (معادل تقریباً ۸ ساعت و ۴۵ دقیقه خرابی در سال)
- ۹۹.۹۹٪ زمان بالا بودن = چهار نُه (معادل تقریباً ۵۲ دقیقه خرابی در سال)
برای سنجش دسترس‌پذیری بالا، دو معیار مهم دیگر نیز مورد توجه قرار می‌گیرند:
– میانگین زمان بین خرابی‌ها (MTBF): مدت زمان متوسطی که سیستم بین خرابی‌های متوالی فعال است.
– هدف زمان بازیابی (RTO): مدت زمان هدف برای بازیابی سیستم پس از خرابی.
افزایش دسترس‌پذیری از دو نُه به سه نُه، پیشرفتی چشمگیر در عملکرد سیستم محسوب می‌شود، حتی اگر در نگاه اول کم به نظر برسد.
معماری و راهکارهای دستیابی به دسترسی پذیری بالا در زیرساخت‌های ابری
دسترسی‌پذیری بالا (HA) در سیستم‌های ابری با هدف اطمینان از عملکرد مداوم و جلوگیری از وقفه در سرویس‌ها طراحی می‌شود. برای دستیابی به HA، معماری سیستم باید شامل اجزا و راهکارهایی باشد که با همکاری یکدیگر، از عملکرد پایدار و بدون وقفه اطمینان حاصل کنند. در ادامه، راهکارهای پیاده‌سازی این معماری را در زیرساخت‌های ابری از جمله در دیتاسنتر ابری بررسی می‌کنیم:
نحوه پیاده‌سازی HA
HA را می‌توان به روش‌های مختلفی پیاده‌سازی کرد از جمله:
افزونگی (Redundancy)
افزونگی به معنای داشتن نسخه‌های اضافی از اجزا در یک سیستم است که با هدف تضمین ادامه عملکرد سیستم در صورت خرابی یک یا چند بخش آن به کار می‌رود. این مفهوم هم در سخت‌افزار و هم در نرم‌افزار کاربرد دارد. به عنوان مثال، در سخت‌افزار، استفاده از تجهیزات تکراری مانند سرورها یا هارد دیسک‌ها و در نرم‌افزار، داشتن نسخه‌های پشتیبان از داده‌ها یا برنامه‌های مشابه، نمونه‌هایی از افزونگی محسوب می‌شوند. این ویژگی برای مقابله با خرابی‌ها و تضمین ادامه کار سیستم ضروری است. افزونگی نقشی اساسی در افزایش تحمل خطا (Fault Tolerance)، دسترسی مداوم به سیستم (High Availability)، و بازیابی اطلاعات پس از بروز مشکلات (Disaster Recovery) دارد، و با استفاده از آن، سیستم‌ها می‌توانند خطاها را بهتر تحمل کرده و سریع‌تر بازیابی شوند.
همانندسازی (Replication)
همانندسازی یا Replication در زمینه کلاسترهای با قابلیت دسترسی بالا (High-Availability Clusters)، فرآیندی است که در آن داده‌های موجود در یک سرور پایگاه داده‌ی اصلی (Primary) به صورت مداوم به یک یا چند سرور ثانویه (Secondary) کپی می‌شوند. این کار به منظور افزایش اطمینان و دسترس پذیری به داده‌ها انجام می‌شود؛ به این معنا که در صورت بروز هرگونه مشکل فنی یا خرابی در سرور اصلی، سیستم همچنان قادر به ادامه‌ی کار با استفاده از داده‌های موجود در سرورهای ثانویه خواهد بود و مانع از دست رفتن داده‌ها و توقف خدمات می‌شود. این روش در محیط‌هایی که نیاز به دسترسی مداوم و بدون وقفه به داده‌ها دارند، بسیار مهم است.
کلاسترها (Clusters)
زیرساخت ابری براساس منابع محاسباتی بنا شده که به عنوان نود (یا گره) سازماندهی می‌شوند. این نودها به‌صورت یک محیط محاسباتی یکپارچه و بدون وقفه به کاربران و برنامه‌ها خدمت‌رسانی می‌کنند. یک کلاستر گروهی از نودها است که برای یک هدف منطقی با هم کار می‌کنند. به عنوان مثال، یک کلاستر، نودهای محاسباتی، برنامه‌های کاربردی با دسترسی عمومی برای کاربران را پشتیبانی می‌کند، در حالی که کلاستر دیگر ممکن است برای ذخیره‌سازی با قابلیت دسترسی بالا مورد استفاده قرار گیرد. استفاده از کلاسترها به سازمان‌های مختلف در حفظ استانداردهای انتقال خودکار در صورت از کار افتادگی (Failover) و افزونگی (Redundancy) کمک کند.
نحوه تشکیل کلاستر (Cluster Formations)
در سیستم‌های ابری با قابلیت دسترس‌پذیری بالا (HA)، کلاسترها به روش‌های مختلفی پیاده‌سازی می‌شوند. که همگی به حفظ زمان فعال بودن (uptime) برنامه یا پلتفرم کمک می‌کنند. با این حال، دو دسته اصلی پیکربندی کلاستر در چارچوب الگوی HA قرار می‌گیرند:
۱. فعال/فعال (Active/Active)
این نوع راهکار رویکردی را نشان می‌دهد که در آن دو یا چند کلاستر که یک سیستم ابری HA را تشکیل می‌دهند، همیشه روشن هستند و همزمان یک سرویس (برنامه، ذخیره‌سازی و غیره) را اجرا می‌کنند. توزیع‌کننده بار ابری (cloud load balancer)، ترافیک را بین این دو کلاستر تقسیم می‌کند تا عملکرد در هر دو حفظ شود. این رویکرد به سیستم‌های ابری HA کمک می‌کند تا با اطمینان از اینکه همیشه منابع کافی برای پشتیبانی از تقاضای کاربران وجود دارد، مقیاس‌پذیر شوند.
۲. فعال/غیرفعال (Active/Passive)
در مقابل، اگر یک سیستم ابری دو یا چند کلاستر داشته باشد که برخی از آن‌ها در دسترس هستند و برخی دیگر غیرفعال، این ساختار «فعال/غیرفعال» نامیده می‌شود. کلاستر غیرفعال به‌عنوان یک پشتیبان عمل می‌کند و درصورت خاموش شدن یا خرابی کلاستر فعال، بلافاصله آنلاین می‌شود تا جایگزین آن شود. این راه‌اندازی نیازمند تکنولوژی سریع و مقیاس‌پذیر است تا کلاستر غیرفعال به‌سرعت بارگذاری شده و عملیاتی شود.
این دو شکل‌بندی در واقع تفاوت چندانی با هم ندارند. یک سیستم ابری HA شامل چندین خوشه فعال است که به‌طور همزمان کار کرده و منابع یکسانی ارائه می‌دهند و تقاضا را متعادل می‌کنند، درحالی که گره‌های غیرفعال در حالت آماده‌باش (standby) قرار دارند.
سایر مفاهیم کلیدی در HA
قابلیت Failover
Failover فرآیندی است که در آن، در صورت خرابی یک جزء اصلی، عملیات به‌طور خودکار به جزء پشتیبان منتقل می‌شود تا از توقف سرویس‌ها جلوگیری شود. این فرآیند به‌طور مستقیم با افزونگی در ارتباط است و از منابع پشتیبان استفاده می‌کند تا اطمینان حاصل شود که سیستم بدون وقفه به کار خود ادامه می‌دهد.
برنامه‌های بازیابی فاجعه (Disaster Recovery Plans):
این برنامه‌ها برای بازیابی سیستم‌ها و داده‌ها پس از وقوع یک حادثه بزرگ و مخرب طراحی شده‌اند. در صورت بروز بلایای طبیعی یا حملات سایبری، این برنامه‌ها به سازمان‌ها کمک می‌کنند تا سیستم‌های خود را در سریع‌ترین زمان ممکن بازیابی کرده و به حالت عادی بازگردانند.
توزیع بار (Load Balancing)
توزیع بار به‌منظور جلوگیری از فشار بیش‌ازحد روی یک کلاستر یا سرور یا شبکه انجام می‌شود. این راهکار اطمینان می‌دهد که ترافیک به‌طور متوازن بین اجزای مختلف سیستم توزیع شده و عملکرد پایدار سیستم حفظ شود.
تشخیص خرابی (Failure Detection)
برای اطمینان از عملکرد سریع و بدون وقفه سیستم‌های HA، لازم است یک سیستم خودکار و جامع برای تشخیص و پاسخ به خرابی‌ها وجود داشته باشد. این سیستم‌ها به‌طور مداوم سلامت اجزا را مانیتور می‌کنند و در صورت بروز مشکل، عملیات بازیابی یا تغییر مسیر ترافیک را به‌طور خودکار انجام می‌دهند.
ارتباط بین کانتینر و کلاسترهای HA چیست؟
کانتینرها، نرم‌افزارها و اجزای مجازی‌سازی‌شده‌ای هستند که به توسعه‌دهندگانی که نرم‌افزارهای خود را روی فضای ابری توسعه می‌دهند یا دیپلوی می‌کنند، قابلیت جابجایی و انعطاف‌پذیری بالایی ارائه می‌دهند. این برنامه‌ها به شدت ماژولار (ماژول‌بندی شده) بوده و به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهند تا کل برنامه‌ها یا حتی مایکروسرویس‌ها که چندین برنامه مرتبط را مدیریت می‌کنند، تفکیک و سازماندهی کنند. این انعطاف‌پذیری کانتینرها به دانشمندان داده و توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد تا برنامه‌ها و سرویس‌ها را در سراسر معماری‌های ابری مختلف اجرا کنند. این رویکرد شامل انعطاف‌پذیری بیشتر در محیط‌های ابری ترکیبی و چند ابری نیز می‌شود. به عبارت دیگر، امکان اجرای اجزای مختلف کانتینتری شده در کلاسترهای متعدد برای راه‌اندازی یک برنامه واحد وجود دارد.
بنابراین، کانتینرها می‌توانند از معماری ابری HA و خوشه‌ها برای افزایش چشمگیر عملکرد و دسترس پذیری برنامه‌ها استفاده کنند. علاوه‌براین، با توزیع استراتژیک اجزای برنامه در سراسر کلاسترها، مدیران سیستم می‌توانند بدون ایجاد وقفه در کل سیستم، این اجزا را به‌طور بهتر نگهداری، تعمیر و به‌روزرسانی کنند؛ یعنی به همان خواسته و هدف حیاتی برای سیستم‌های ابری HA برسند. در صورت تمایل میتوانید مطلب «کانتینر چیست؟» را مطالعه کنید که به طور کامل به مفهوم کانتینر و نحوه عملکرد آن پرداخته‌ایم.
مزایای High Availability چیست؟
مزایای کلیدی High Availability عبارتند از:
پایداری بالا
کاربران به مدت زمانی که سرویس‌ها و برنامه‌های یک شرکت بدون قطعی و مشکل کار می‌کنند، اهمیت می‌دهند. این قابلیت اطمینان به ویژه در سیستم‌هایی که خدمات حیاتی ارائه می‌دهند، مانند کنترل ترافیک هوایی، بسیار مهم است؛ حتی یک تأخیر کوچک ممکن است خطرناک باشد. همچنین، پایداری بالا باعث افزایش اعتماد کاربران به شرکت و خدمات آن می‌شود.
توزیع بار هوشمندانه با HA
معایب پیاده‌سازی High Availability چیست؟
در ادامه به برخی از مهم‌ترین معایب HA اشاره می‌کنیم:
- پیچیدگی: طراحی و نگهداری یک سیستم HA، به‌ویژه در محیط‌هایی با نرم‌افزارها و سخت‌افزارهای متنوع، پیچیده است.
- هزینه: پیاده‌سازی HA به دلیل نیاز به افزونگی (Redundancy) و فناوری‌های پیشرفته، پرهزینه است. برقراری تعادل بین هزینه و سطح دسترسی مورد نیاز، اهمیت بالایی دارد.
- مقیاس پذیری: با رشد کسب‌وکارها، راه‌حل‌های HA آن‌ها نیز باید قابلیت ارتقا داشته باشند. این قضیه چالش‌برانگیز است.
- آزمایش و نگهداری: انجام آزمایش‌های دوره‌ای برای اطمینان از عملکرد صحیح سیستم‌های HA ضروری بوده که مستلزم صرف زمان و منابع است.
- پردازش لحظه‌ای: اینترنت اشیاء و کلان‌داده اغلب نیازمند پردازش لحظه‌ای داده‌ها هستند. این امر راهکارهای HA را ملزم می‌کند که توانایی مدیریت پردازش پر سرعت داده‌ها و جایگزینی (failover) آنی را داشته باشند.
- ملاحظات امنیتی: با افزایش حجم داده‌ها، نیاز به راه‌حل‌های HA ایمن برای محافظت در برابر نقض داده‌ها و تهدیدات سایبری نیز افزایش می‌یابد.
نکات کلیدی برای پیاده‌سازی HA چیست؟
در پیاده‌سازی HA نیاز است چند مورد را در نظر بگیرید:
- ارزیابی نیازها: تعیین سطح دسترسی موردنیاز برای سیستم‌های مختلف. همه سیستم‌ها ممکن است به یک سطح یکسان از HA نیاز نداشته باشند.
- انتخاب فناوری: انتخاب ترکیب مناسبی از سخت‌افزار، نرم‌افزار و خدماتی که با اهداف HA همسو باشند.
- انتخاب تأمین‌کننده: همکاری با تأمین‌کنندگانی که سابقه درخشانی در ارائه راه‌حل‌های HA قابل اعتماد دارند.
- آموزش و مهارت‌ها: اطمینان از داشتن مهارت‌ها و آموزش‌های لازم برای مدیریت و نگهداری سیستم‌های HA توسط تیم فناوری اطلاعات.
- بازبینی و به‌روزرسانی دوره‌ای: به‌طور مستمر استراتژی‌های HA را با توجه به نیازهای در حال تغییر کسب‌وکار و پیشرفت‌های فناوری، کنترل و به‌روزرسانی کنید.
پیاده‌سازی High Availability تصمیمی راهبردی است که نیازمند برقراری تعادل بین ملاحظات فنی، عملیاتی و مالی است. با برنامه‌ریزی دقیق و اجرای درست، کسب‌وکارها می‌توانند محیطی ایجاد کنند که زمان توقف کار را به حداقل رسانده و عملیات مداوم را حفظ کند. این امر برای دنیای دیجیتال و همواره آنلاین امروز ضروری است.
پیشرفت‌های فناورانه و عملی در HA چیست؟
حوزه دسترس‌پذیری بالا (HA) دائما در حال تحول است و فناوری‌های نوین نقشی اساسی در ارتقای قابلیت‌های آن ایفا می‌کنند. این نوآوری‌ها نه‌تنها موجب افزایش قابلیت اطمینان و کارایی سیستم‌های HA می‌شوند، بلکه امکانات جدیدی برای کاربرد آن‌ها ایجاد می‌کنند.
راهکارهای مبتنی بر ابر
رایانش ابری، دسترس‌پذیری بالا را متحول کرده است. ارائه‌دهندگان خدمات ابری از جمله ابر زس، سرویس‌های HA قوی با قابلیت‌های لود بالانسینگ و failover ارائه می‌دهند که برای کسب‌وکارها امکان دستیابی به سطوح بالای دسترس‌پذیری را بدون نیاز به زیرساخت گسترده درون‌سازمانی فراهم می‌کند.
هوش مصنوعی و یادگیری ماشین
از هوش مصنوعی (AI) و یادگیری ماشین (ML) برای پیش‌بینی خرابی‌های سیستم قبل از وقوع آن‌ها استفاده می‌شود. نگهداری پیشگیرانه مبتنی بر الگوریتم‌های یادگیری ماشین، با تحلیل الگوهای داده، مسائل احتمالی را شناسایی می‌کند و امکان تعمیر و نگهداری فعال و در نتیجه کاهش زمان خرابی را فراهم می‌آورد.
پیشرفت‌های مجازی‌سازی
فناوری مجازی‌سازی به یکی از ارکان اصلی دسترس‌پذیری بالا تبدیل شده است. این فناوری امکان جابجایی سریع ماشین‌های مجازی از یک سرور به سرور دیگر را فراهم می‌کند؛ درنتیجه زمان توقف سرویس‌ها هنگام خرابی سخت‌افزار، تعمیر و نگهداری یا توزیع بار را به حداقل می‌رساند.
بلاک‌چین برای یکپارچگی داده‌ها
فناوری بلاک‌چین به عنوان راه‌حلی برای تضمین یکپارچگی داده‌ها در سیستم‌های HA در حال ظهور است. بلاک‌چین با ایجاد سوابق غیرمتمرکز و غیرقابل تغییر، می‌تواند امنیت و قابلیت اطمینان ذخیره‌سازی و تراکنش داده‌ها را افزایش دهد.
فناوری Heartbeat برای نظارت سرور
مکانیزم Heartbeat یک راهکار رایج است که در سیستم‌های حیاتی پیاده‌سازی می‌شود تا از ارائه دسترسی پذیری بالا و تحمل خطا در شبکه‌ها اطمینان حاصل شود. این مکانیزم، با بررسی مداوم سلامت نودها و شبکه‌های کلاستر، امکان توزیع بار یا جایگزینی با نود دیگر (Failover) را فراهم می‌کند تا درصورت خرابی یک سرور، سیستم به‌طور خودکار به سرور دیگری در کلاستر سوئیچ می‌کند. درنتیجه ارائه خدمات بدون وقفه ادامه می‌یابد.
این نوآوری‌ها نه تنها جنبه‌های فنی دسترس‌پذیری بالا را ارتقا می‌بخشند، بلکه آن را برای انواع کسب‌وکارها، مقرون‌به‌صرفه‌تر و در دسترس‌تر می‌سازند. با پیشرفت مداوم فناوری، راهکارهای HA پیچیده‌تر و به عنوان جزیی جدایی‌ناپذیر از عملیات تجاری، اهمیت بیشتری پیدا می‌کنند.
جمع‌بندی
HA چیست؛ دسترس پذیری بالا یک اصل مهم در طراحی زیرساخت‌های ابری است که کمک می‌کند سرویس‌ها همیشه و بدون توقف در دسترس کاربران باشند. در این مقاله، به اهمیت دسترسی پذیری بالا (HA) در زیرساخت‌های ابری پرداخته شد. دیدیم که HA با تکرار داده‌ها در مکان‌های مختلف، توزیع هوشمند بار کاری، و استفاده از ذخیره‌سازی افزوده و پشتیبان‌گیری مداوم، باعث می‌شود سرویس‌ها همواره در دسترس کاربران باشند. اگرچه پیاده‌سازی HA با چالش‌هایی همچون هزینه‌های اضافی و پیچیدگی‌های فنی همراه است، اما این فرآیند در نهایت به افزایش اطمینان و کاهش خسارت‌های ناشی از خرابی‌ها منجر می‌شود.
