日常開發中，我們經常聽到系統的可用性是幾個 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。

什么是系統可用性？

系統的可用性（Availability）是衡量一個系統在特定時間段內能夠正常運行并提供服務的能力。

可用性計算方式：

Availability = Uptime / (Uptime + Downtime)

• Uptime：運行時間，系統正常運行且可訪問的時間段。
• Downtime：停機時間，由于故障、維護或其他問題而導致系統不可用的時期。

舉個例子，假如一年 365天，停機總時間 2天，那么可用性的計算為：

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

可用性等級

系統可用性，可用性通常用“9”表示，可用性越高，停機時間就越少。如下圖所示：

如何提升系統可用性？

提升系統可用性的方法包括但不限于以下幾種：

1.冗余設計

冗余設計是提升系統可用性常用的方式，比如，分布式部署，異地多活等，冗余設計常見的技術策略主要有以下 3種：

• 服務器冗余：部署多個服務器來處理請求，確保如果一個服務器出現故障，其他服務器可以繼續提供服務。
• 數據庫冗余：創建一個副本數據庫，如果主數據庫發生故障，該數據庫可以接管。
• 地理冗余：將資源分布在多個地理位置，以減輕區域故障的影響。

2.故障檢測與自動恢復

當檢測到故障時，故障切換機制會自動切換到冗余系統。常用的技術策略有：

• 監控系統：使用監控工具（如Nagios、Zabbix）實時監控系統狀態，及時發現問題。
• 自動化恢復：配置自動化腳本或服務（如AWS Auto Scaling）在檢測到故障時自動重啟或替換故障組件。

3.數據備份與恢復

在實際開發中，絕大部署業務都是對數據進行處理，因此數據的重要性不言而喻，對于數據可用性常用的技術點有：

• 定期備份：定期備份重要數據，確保在數據丟失或損壞時能夠快速恢復。
• 災難恢復計劃：制定并測試災難恢復計劃，以確保在重大故障或災難發生時能夠迅速恢復系統運營。

4.負載均衡

負載均衡在多個服務器之間分配傳入的網絡流量，以確保沒有單個服務器成為瓶頸，從而提高性能和可用性。

• 負載均衡器：使用負載均衡器（如Nginx、HAProxy）將請求分發到多個服務器，避免單個服務器過載。
• 分布式系統：設計分布式系統架構，將工作負載分布到多個節點。

5.容錯設計

容錯設計（Fault Tolerance Design），旨在使系統能夠在某些組件發生故障時仍然繼續正常運行，它的核心理念是通過冗余和其他技術手段，避免單點故障導致系統整體失效。

以下是容錯設計的一些具體方法和技術：

• 無狀態服務：設計無狀態服務，使得服務實例可以隨時被替換而不影響整體系統。
• 數據復制：使用數據復制技術（如數據庫的主從復制）保證數據的高可用性。

6.定期維護與更新

在現實生活中，不管是人的健康還是機器或者其他的健康，都需要定期維護，對于系統來說也是一樣的道理，通過定期的維護和更新，可以及時發現和解決潛在問題，防止系統故障，提升系統的整體可用性。

以下是定期維護與更新的主要策略：

• 補丁管理：及時應用安全補丁和系統更新，防止已知漏洞被利用。
• 健康檢查：定期進行系統健康檢查，發現潛在問題并及時修復。

7.使用高可用性云服務

云服務提供商的HA解決方案：利用云服務提供商提供的高可用性解決方案，如多區域部署、自動故障轉移等。

8.網絡優化

• 冗余網絡連接：配置冗余的網絡連接，避免單點網絡故障。
• 優化網絡配置：使用CDN（內容分發網絡）加速內容交付，減少網絡延遲。

總結

可用性是我們在做系統設計時一個重要指標，它確保用戶可以可靠且持續地訪問服務。因此，我們可以結合真實的業務需求，在上面提供的一些技術策略中靈活選擇。