W dzisiejszym świecie biznesu wysoka dostępność systemów informatycznych stała się kluczowym elementem sukcesu. Firmy polegają na ciągłym dostępie do danych i aplikacji, aby zapewnić niezakłócone działanie swoich procesów. Projektowanie infrastruktury o wysokiej dostępności w środowisku on-prem to sposób na minimalizację przestojów i zapewnienie ciągłości działania biznesu.
Kluczowe komponenty infrastruktury o wysokiej dostępności
Redundantne serwery i systemy
Wysoka dostępność systemu opiera się na redundancji, czyli nadmiarowości kluczowych elementów infrastruktury IT. Polega to na zdublowaniu krytycznych komponentów, takich jak serwery, zasilacze czy łącza sieciowe. W przypadku awarii jednego elementu, jego rolę natychmiast przejmuje element zapasowy, zapewniając ciągłość działania usług. Redundancja eliminuje pojedyncze punkty awarii (SPOF), które mogłyby spowodować przestój całego systemu.
Konfiguracja redundantnych serwerów w trybie klastra HA (High Availability) pozwala na automatyczne przełączenie obciążenia w razie awarii. Serwery w klastrze HA nieustannie monitorują swój stan, co umożliwia szybką reakcję na problemy. Dzięki temu użytkownicy mogą nie zauważyć, że doszło do awarii jednego z elementów infrastruktury.
Zrównoważone obciążenie i automatyczne przełączanie awaryjne
Równoważenie obciążenia (load balancing) to technika dystrybucji ruchu między wieloma serwerami. Zapewnia ona optymalną wydajność i zapobiega przeciążeniu pojedynczych elementów systemu. W przypadku awarii jednego z serwerów, ruch jest automatycznie przekierowywany do pozostałych sprawnych jednostek.
Kluczowym elementem infrastruktury o wysokiej dostępności jest mechanizm automatycznego przełączania awaryjnego (failover). W przypadku wykrycia awarii serwera aktywnego, system automatycznie przenosi obciążenie na serwer pasywny. Proces ten powinien przebiegać płynnie, bez zauważalnego wpływu na działanie usług.
Rozproszone centra danych
Utrzymanie infrastruktury w wielu geograficznie rozproszonych centrach danych znacząco zwiększa odporność systemu na awarie. W przypadku problemów w jednej lokalizacji, takich jak awaria zasilania czy katastrofa naturalna, usługi mogą być obsługiwane z alternatywnego centrum danych. Takie podejście wymaga jednak zaawansowanych mechanizmów replikacji danych i synchronizacji między lokalizacjami.
Rozproszone centra danych umożliwiają również optymalizację wydajności poprzez kierowanie użytkowników do najbliższej geograficznie lokalizacji. Dzięki temu można zminimalizować opóźnienia i zapewnić lepszą jakość usług.
Projektowanie architektury sieciowej dla wysokiej dostępności
Projektowanie architektury sieciowej dla wysokiej dostępności wymaga starannego planowania i implementacji kluczowych elementów. Jednym z najważniejszych aspektów jest segmentacja sieci, która pozwala na zwiększenie bezpieczeństwa i wydajności infrastruktury IT.
Segmentacja sieci
Segmentacja sieci polega na podziale złożonej infrastruktury na mniejsze, łatwiejsze do zarządzania segmenty. Każdy segment gromadzi urządzenia o podobnych funkcjach i wymaganiach, co ułatwia monitorowanie i zarządzanie ruchem sieciowym. Dzięki temu można szybciej reagować na potencjalne zagrożenia i zwiększyć odporność systemu na cyberataki.
Skuteczna strategia segmentacji powinna uwzględniać sieci, role i obowiązki, tożsamości obciążeń oraz organizację zasobów. Ważne jest, aby jasno zdefiniować granice lub obwody segmentów, gdzie stosowane są mechanizmy kontroli zabezpieczeń. Kontrolki obwodowe powinny blokować dostęp do segmentu, chyba że jest on jawnie dozwolony.
Redundantne połączenia sieciowe
Aby zapewnić wysoką dostępność, kluczowe jest zastosowanie redundantnych połączeń sieciowych. Jednym z popularnych rozwiązań jest topologia pierścieniowa (RING), która posiada jeden nadmiarowy węzeł komunikacyjny łączący pierwszy switch z ostatnim. W przypadku awarii jednego z połączeń, ruch jest automatycznie przekierowywany przez alternatywną ścieżkę.
Protokoły takie jak RSTP (Rapid Spanning Tree Protocol) czy ERPS (Ethernet Ring Protection Switching) umożliwiają szybką rekonfigurację sieci w przypadku awarii, zapewniając ciągłość działania systemu. ERPS pozwala na rekonfigurację sieci w czasie poniżej 50 ms, co jest kluczowe dla aplikacji wymagających wysokiej dostępności.
Load balancery
Load balancing to technologia pozwalająca na równoważenie obciążenia i rozdzielenie ruchu pomiędzy serwerami i aplikacjami. Celem jest optymalizacja wydajności, efektywności i przepustowości infrastruktury. Load balancer identyfikuje w czasie rzeczywistym najbardziej odpowiedni serwer, który odpowie na żądanie, zapewniając stabilny poziom wydajności klastra.
Istnieje kilka algorytmów load balancingu, takich jak Round Robin, Weighted Round Robin, Least Connections i Weighted Least Connections. Wybór odpowiedniego algorytmu zależy od specyfiki aplikacji i infrastruktury.
Projektując architekturę sieciową dla wysokiej dostępności, należy pamiętać o kompleksowym podejściu, uwzględniającym segmentację sieci, redundantne połączenia oraz efektywne mechanizmy równoważenia obciążenia. Takie podejście zapewnia nie tylko wysoką dostępność systemu, ale także zwiększa bezpieczeństwo i wydajność całej infrastruktury IT.
Strategie zarządzania danymi
Replikacja danych w czasie rzeczywistym
Replikacja danych w czasie rzeczywistym to kluczowy element zapewniający wysoką dostępność systemu. Technologia ta umożliwia ciągłe przechwytywanie i replikację danych w miarę ich generowania, minimalizując opóźnienia i zapewniając, że dane są zawsze zsynchronizowane i aktualne. Wykorzystuje się do tego zaawansowane techniki, takie jak obliczenia w pamięci i przetwarzanie równoległe, co pozwala na niemal natychmiastową replikację zmian w danych.
Jednym z głównych narzędzi stosowanych w replikacji danych w czasie rzeczywistym jest technologia Change Data Capture (CDC). CDC umożliwia przechwytywanie zmian w danych natychmiast po ich wystąpieniu, co jest szczególnie istotne w przypadku rozproszonych systemów i baz danych. Dzięki temu dane są zawsze aktualne, niezależnie od ich lokalizacji, co ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia ciągłości działania biznesu.
Systemy działające w trybie active/active i active/passive
W kontekście wysokiej dostępności systemu, rozróżniamy dwa główne podejścia: konfiguracje active/active i active/passive. Każde z nich ma swoje zalety i znajduje zastosowanie w różnych scenariuszach.
Konfiguracja active/active polega na równoczesnym wykorzystaniu wielu identycznych zasobów, takich jak serwery czy centra danych. W tym układzie wszystkie węzły są aktywne i obsługują zapytania, co pozwala na równomierne rozłożenie obciążenia i maksymalne wykorzystanie dostępnych zasobów. Takie rozwiązanie zapewnia wysoką skalowalność i odporność na awarie, gdyż w przypadku problemów z jednym węzłem, pozostałe mogą przejąć jego zadania bez przerwy w działaniu systemu.
Z kolei konfiguracja active/passive opiera się na modelu, w którym jeden system jest aktywny, a drugi pozostaje w stanie gotowości. W przypadku awarii systemu głównego, system zapasowy przejmuje jego rolę, minimalizując czas przestoju. To podejście jest często stosowane w strategiach odzyskiwania po awarii i w systemach, gdzie kluczowa jest ciągłość działania.
Wybór między konfiguracją active/active a active/passive zależy od specyfiki aplikacji, wymagań dotyczących wydajności i dostępności, a także kosztów implementacji. Systemy active/active oferują lepszą wydajność i skalowalność, ale są bardziej złożone w implementacji. Z kolei systemy active/passive są prostsze w konfiguracji i zarządzaniu, ale mogą wiązać się z krótkotrwałymi przestojami podczas przełączania.
Wnioski
Projektowanie infrastruktury o wysokiej dostępności w środowisku on-prem to kluczowy element zapewniający ciągłość działania biznesu. Właściwe wdrożenie redundantnych serwerów, zrównoważonego obciążenia i rozproszonych centrów danych ma znaczący wpływ na minimalizację przestojów. Równie istotne są strategie zarządzania danymi, takie jak replikacja w czasie rzeczywistym czy odpowiedni wybór między konfiguracjami active/active i active/passive. Te rozwiązania wspierają cele biznesowe, zwiększając niezawodność i wydajność systemów IT.
Podsumowując, tworzenie infrastruktury o wysokiej dostępności wymaga kompleksowego podejścia, łączącego techniczne aspekty z potrzebami biznesowymi. Kluczem do sukcesu jest zrozumienie, jak te zaawansowane technologie przekładają się na realne korzyści dla organizacji. Właściwie zaprojektowana infrastruktura nie tylko zapobiega kosztownym przestojom, ale też zwiększa elastyczność i skalowalność firmy. W rezultacie, inwestycja w wysoką dostępność to nie tylko zabezpieczenie przed awariami, ale też strategiczny krok w kierunku zwiększenia konkurencyjności biznesu.
