Arquiteturas de alta disponibilidade e boas práticas de clustering de software
Quais são as arquiteturas de alta disponibilidade e as boas práticas?
Visão geral
Este artigo apresenta diferentes arquiteturas de alta disponibilidade e boas práticas, comparando as vantagens e desvantagens de cada uma.
As tabelas comparativas a seguir detalham a arquitetura de alta disponibilidade do SafeKit e suas boas práticas. O SafeKit é um produto de software para alta disponibilidade.
Quais são as arquiteturas de alta disponibilidade?
Há dois tipos de arquiteturas de alta disponibilidade: as voltadas a aplicações de back-end, como bancos de dados, e as voltadas a aplicações de front-end, como serviços web.
As arquiteturas de back-end se baseiam em dois servidores que compartilham ou replicam dados e fazem o failover automático da aplicação em caso de falhas de hardware ou software.
As arquiteturas de front-end usam uma farm de dois ou mais servidores. O balanceamento de carga, por hardware ou software, distribui as sessões TCP entre os servidores disponíveis.
Também é necessário escolher entre alta disponibilidade no nível da aplicação ou da máquina virtual.
Quais são as boas práticas?
Este artigo analisa boas práticas de arquiteturas de alta disponibilidade comparando:
- clustering de software e hardware,
- arquitetura sem compartilhamento e com disco compartilhado,
- alta disponibilidade de aplicação e de máquina virtual,
- alta disponibilidade e tolerância a falhas,
- replicação síncrona e assíncrona,
- replicação de arquivos e discos,
- técnicas de replicação de dados,
- RPO e RTO com exemplos,
- split-brain e quorum,
- endereços IP virtuais.
Tabelas comparativas de arquiteturas de alta disponibilidade e boas práticas
Escolher a solução de Alta Disponibilidade (High Availability - HA) correta é essencial para garantir a continuidade dos negócios e minimizar o tempo de inatividade. Esta comparação oferece uma análise técnica direta de duas abordagens arquiteturais principais: o clustering via software sem compartilhamento (Shared-Nothing) da SafeKit em contraposição aos métodos tradicionais de HA, que geralmente se baseiam em hardware, discos compartilhados (como uma SAN) e configurações complexas. Essas distinções abrangem a simplicidade de implantação, os métodos de replicação de dados, a velocidade de recuperação (RTO/RPO) e a complexidade operacional. A tabela abaixo detalha as principais diferenças nos tópicos fundamentais de alta disponibilidade.
Comparação de Alta Disponibilidade: Clustering via software SafeKit vs. HA tradicional / Clustering de hardware
| Tópico | SafeKit (Clustering via software / Abordagem principal) | HA tradicional / Clustering de hardware |
|---|---|---|
| Clustering via software vs. Clustering de hardware | • Um cluster de software simples, com o pacote SafeKit instalado de forma direta em dois servidores | • Clustering de hardware complexo que exige armazenamento externo ou balanceadores de carga de rede |
| Cluster Shared Nothing vs. Cluster de discos compartilhados | • O SafeKit é um cluster sem compartilhamento (Shared-Nothing): fácil de implantar, mesmo em locais remotos | • Um cluster de discos compartilhados é complexo de implantar |
| Alta disponibilidade de aplicação vs. Alta disponibilidade completa de máquina virtual | • A HA de aplicação suporta falhas de hardware e de software por meio de verificadores (checkers) de aplicação. • Tempo de recuperação rápido ao reiniciar apenas a aplicação (RTO na faixa de 1 minuto ou menos). • A HA de aplicação exige a definição de scripts de reinicialização por aplicação e das pastas a serem replicadas (módulos de aplicação SafeKit). | • A HA completa de VM suporta falhas de hardware e algumas falhas de software, como uma VM travada. • Reinicialização da VM em caso de falha e tempo de recuperação dependente da inicialização do sistema operacional. • Nenhum script de reinicialização precisa ser definido com a HA completa de VM (módulos SafeKit 🛠️ hyperv.safe ou 🛠️ kvm.safe). Os hipervisores operam em ativo/ativo com múltiplas máquinas virtuais. |
| Alta disponibilidade vs. Tolerância a falhas (Fault Tolerance) | • Sem servidor dedicado no SafeKit. Cada servidor pode atuar como o servidor de failover do outro. • Falha de software com reinicialização em outro ambiente de sistema operacional. • Atualização contínua (rolling upgrade) de aplicações e SO possível servidor por servidor (versões N e N+1 podem coexistir). | • Servidor secundário dedicado à execução da mesma aplicação sincronizada a nível de instrução. • Exceção de software ocorrendo em ambos os servidores ao mesmo tempo. • Atualização contínua indisponível. • Hardware ou hipervisores específicos com tolerância a falhas. |
| Replicação síncrona vs. Replicação assíncrona | • O SafeKit implementa replicação síncrona em tempo real, sem qualquer perda de dados em caso de falha. • Pré-requisito essencial para a alta disponibilidade. | • Com a replicação assíncrona, ocorre perda de dados em caso de falha. • Não indicada para alta disponibilidade, mas sim para soluções de backup. |
| Replicação de arquivos em nível de byte vs. Replicação de disco em nível de bloco | • O SafeKit implementa replicação de arquivos em tempo real em nível de byte e é configurado de forma simples, definindo os diretórios da aplicação a serem replicados, mesmo no disco do sistema. | • A replicação de disco em nível de bloco é complexa de configurar e exige a alocação dos dados da aplicação em um disco dedicado. |
| Heartbeat, Failover e Quorum para evitar 2 nós Masters | • Para evitar 2 masters (Split-Brain), o SafeKit oferece um verificador simples de split-brain configurado em um roteador. | • Para evitar 2 masters, outros clusters exigem uma configuração complexa com uma terceira máquina, um disco de quorum dedicado ou um link de interconexão exclusivo. |
| Endereço IP Virtual: Primário/Secundário, balanceamento de carga de rede, failover | • Nenhum servidor proxy dedicado ou configuração de rede especial é necessária em um cluster SafeKit para os endereços IP virtuais. | • Configurações de rede especiais são necessárias em outros clusters para endereços IP virtuais (nota: o SafeKit oferece um health check adaptado para balanceadores de carga). |
Em resumo , a escolha arquitetural entre clustering por software (como o SafeKit) e clustering por hardware (arquiteturas tradicionais com disco compartilhado/SAN) tem um impacto significativo na complexidade da implementação, nos custos operacionais e na eficácia da recuperação após falhas. A principal conclusão desta comparação é a transição para arquiteturas shared-nothing e alta disponibilidade (HA) em nível de aplicação, que priorizam a rápida recuperação das aplicações (baixo RTO) e a flexibilidade de implantação (inclusive entre sites remotos). Isso frequentemente resulta em uma solução mais simples, eficiente e resiliente do que configurações de cluster altamente complexas e dependentes de hardware. Para maximizar a continuidade dos negócios com uma gestão simplificada, é essencial avaliar uma abordagem baseada em software.
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