一、引言
在当今数字化的时代，系统的高可用性变得至关重要。无论是企业级的应用还是互联网服务，一旦系统出现故障，都可能导致巨大的经济损失和不良的社会影响。高可用架构一定非常非常复杂么，如何在用较低的成本搭建一个最小化的高可用架构呢？
二、简单的应用架构及其缺陷
最初的架构设计往往追求简单性和快速实现。一个典型的应用架构可能包括以下几个组件：
- 网关
作为系统的入口，负责接收外部请求并进行初步的路由和转发。
- 应用服务
实现业务逻辑的核心部分，处理具体的业务请求。
- 注册中心
用于服务的注册与发现，帮助各个组件之间进行通信。
- 数据库
存储系统的核心数据，为应用服务提供数据支持。
然而，这种简单的架构存在一个致命的缺陷——单点故障。无论是网关、应用服务、注册中心还是数据库，任何一个环节出现问题，整个系统都将不可用。这种架构在小型应用或测试环境中可能尚可接受，但对于生产环境和大型系统来说，显然是不可靠的。
三、高可用架构的目标与方向
高可用架构的目标是尽量提高系统的可用时间。通常我们用可用性百分比来衡量系统的可用性，例如99.99%的可用性意味着在一年内系统至少有99.99%的时间是可用的。为了实现这一目标，可以从两个主要方向入手：
1. 提高单节点的稳定性
通过提高代码质量、使用合理的配置、提高基础资源稳定性等方法，降低单个节点的故障率。这是提高系统可用性的基础，但仅靠这一点是不够的，因为无论单节点的稳定性多高，仍然存在故障的可能性。
2. 冗余备份
采用冗余备份的思想，将单节点扩充为多个节点。如果一个节点出现故障，其余节点可以继续工作，从而保证系统的可用性。这种冗余设计是高可用架构的关键，但也会带来新的问题，如节点之间的通信和协调问题。
四、引入代理层解决多节点通信问题
将节点扩充后，需要解决两个迫切的问题：一是如何自动发现故障并进行转移，二是多节点组成的层与层之间如何连接。
软件工程中有一个法则：几乎所有的问题都可以通过抽象一层来解决。
因此，我们可以在层与层之间引入一个代理层。
1. 代理层的作用
代理层与节点之间定时进行心跳包交互，及时发现故障节点，并实现故障的自动转移。层与层之间的通信通过代理层进行，从而解决了多节点之间的连接问题。
2. 代理层的实现
代理层可以采用多种技术实现，如负载均衡器、反向代理服务器等。这些技术可以有效地分配流量，实现节点之间的负载均衡，同时也可以进行健康检查，及时发现故障节点并将其从可用节点列表中移除。
五、解决代理层的单点问题
引入代理层后，细心的读者肯定又发现了问题，代理层又出现了单点的问题！这个要如何解决呢，难道我们在代理层冗余多个节点，并在代理层之上再套一层代理么，这样不是层层套娃，永远无法解决问题了么。有没有一种方法可以不需要引入代理层，就可以实现层与层之间通讯呢？
还真有，Linux原生提供了两种方案支持：
1. DNS轮询
在Linux的网络层面，DNS轮询是一种简单而有效的解决方案。通过配置DNS服务器，将多个节点的IP地址关联到同一个域名。当客户端请求该域名时，DNS服务器会按照一定的策略（如轮询）返回一个可用的IP地址。这样，即使某个节点出现故障，客户端仍然可以通过其他节点访问系统。
比如将”www.test.com”这个域名绑定到多个代理节点192.168.0.2和192.168.0.3中，这样可以实现通过一个域名访问多个节点。
DNS方案有个最大的缺陷：DNS无法感知节点是否正常，如果其中一个节点挂了，DNS还是会按照轮询的方式发送消息，这样就会导致一半的交易无法收到返回。
2. 虚拟IP
虚拟IP是另一种常用的解决方案。通过配置虚拟IP，将多个节点绑定到同一个虚拟IP地址。当某个节点出现故障时，虚拟IP会自动转移到其他可用节点上。这样，客户端始终通过虚拟IP访问系统，而无需关心具体的节点IP地址。典型解决方案: nginx+keepalived，后续我会详细演示如何关于使用keepalived的高可用方案。
六、总结
通过以上分析，我们可以看到，构建一个最小化的高可用架构需要综合考虑多个方面。从简单的应用架构出发，识别单点故障并采取冗余备份的策略，引入代理层解决多节点通信问题，最后通过DNS轮询或虚拟IP解决代理层的单点问题。这些方法和技术共同构成了一个高可用的系统架构，为系统的稳定性和可靠性提供了有力的保障。在实际的架构设计中，还需要根据具体的需求和场景，灵活选择和组合这些方法，以实现最优的高可用效果。
