日常開發(fā)中，我們經(jīng)常聽到系統(tǒng)的可用性是幾個 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）是衡量一個系統(tǒng)在特定時間段內(nèi)能夠正常運(yùn)行并提供服務(wù)的能力。

可用性計算方式：

Availability = Uptime / (Uptime + Downtime)

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

舉個例子，假如一年 365天，停機(jī)總時間 2天，那么可用性的計算為：

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

可用性等級

系統(tǒng)可用性，可用性通常用“9”表示，可用性越高，停機(jī)時間就越少。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

冗余設(shè)計是提升系統(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)計常見的技術(shù)策略主要有以下 3種：

• 服務(wù)器冗余：部署多個服務(wù)器來處理請求，確保如果一個服務(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)庫冗余：創(chuàng)建一個副本數(shù)據(jù)庫，如果主數(shù)據(jù)庫發(fā)生故障，該數(shù)據(jù)庫可以接管。
• 地理冗余：將資源分布在多個地理位置，以減輕區(qū)域故障的影響。

2.故障檢測與自動恢復(fù)

當(dāng)檢測到故障時，故障切換機(jī)制會自動切換到冗余系統(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）實時監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)問題。
• 自動化恢復(fù)：配置自動化腳本或服務(wù)（如AWS Auto Scaling）在檢測到故障時自動重啟或替換故障組件。

3.數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)

在實際開發(fā)中，絕大部署業(yè)務(wù)都是對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，因此數(shù)據(jù)的重要性不言而喻，對于數(shù)據(jù)可用性常用的技術(shù)點有：

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

4.負(fù)載均衡

負(fù)載均衡在多個服務(wù)器之間分配傳入的網(wǎng)絡(luò)流量，以確保沒有單個服務(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）將請求分發(fā)到多個服務(wù)器，避免單個服務(wù)器過載。
• 分布式系統(tǒng)：設(shè)計分布式系統(tǒng)架構(gòu)，將工作負(fù)載分布到多個節(jié)點。

5.容錯設(shè)計

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

以下是容錯設(shè)計的一些具體方法和技術(shù)：

• 無狀態(tài)服務(wù)：設(shè)計無狀態(tài)服務(wù)，使得服務(wù)實例可以隨時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)，對于系統(tǒng)來說也是一樣的道理，通過定期的維護(hù)和更新，可以及時發(fā)現(xiàn)和解決潛在問題，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)潛在問題并及時修復(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)

可用性是我們在做系統(tǒng)設(shè)計時一個重要指標(biāo)，它確保用戶可以可靠且持續(xù)地訪問服務(wù)。因此，我們可以結(jié)合真實的業(yè)務(wù)需求，在上面提供的一些技術(shù)策略中靈活選擇。