Arquitecturas de alta disponibilidade e boas práticas de clustering de software
Quais são as arquitecturas de alta disponibilidade e as boas práticas?
Visão geral
Este artigo apresenta várias arquitecturas de alta disponibilidade e boas práticas, comparando as vantagens e desvantagens de cada uma.
As tabelas comparativas seguintes detalham a arquitectura de alta disponibilidade SafeKit e as respectivas boas práticas. O SafeKit é um produto de software para alta disponibilidade.
Quais são as arquitecturas de alta disponibilidade?
Existem dois tipos de arquitecturas de alta disponibilidade: as destinadas a aplicações de back-end, como bases de dados, e as destinadas a aplicações de front-end, como serviços Web.
As arquitecturas de back-end baseiam-se em dois servidores que partilham ou replicam dados e efectuam failover automático da aplicação em caso de falhas de hardware ou software.
As arquitecturas de front-end baseiam-se numa farm de dois ou mais servidores. O balanceamento de carga, por hardware ou software, distribui as sessões TCP pelos servidores disponíveis.
É também necessário escolher entre alta disponibilidade ao nível da aplicação e ao nível da máquina virtual.
Quais são as boas práticas?
Este artigo analisa as boas práticas das arquitecturas de alta disponibilidade comparando:
- clustering de software e hardware,
- arquitectura sem partilha e com disco partilhado,
- alta disponibilidade da aplicação e da máquina virtual,
- alta disponibilidade e tolerância a falhas,
- replicação síncrona e assíncrona,
- replicação de ficheiros e discos,
- técnicas de replicação de dados,
- RPO e RTO com exemplos,
- split-brain e quorum,
- endereços IP virtuais.
Tabelas comparativas de arquitecturas de alta disponibilidade e boas práticas
Escolher a solução de Alta Disponibilidade (High Availability - HA) correta é essencial para garantir a continuidade do negócio e minimizar o tempo de inatividade. Esta comparação oferece uma análise técnica direta de duas abordagens arquiteturais principais: o clustering por software sem partilha (Shared-Nothing) da SafeKit em contrapartida aos métodos tradicionais de HA, que dependem tipicamente de hardware, discos partilhados (como uma SAN) e configurações complexas. Estas distinções abrangem a simplicidade de implementação, 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 por software SafeKit vs. HA tradicional / Clustering de hardware
| Tópico | SafeKit (Clustering por software / Abordagem principal) | HA tradicional / Clustering de hardware |
|---|---|---|
| Clustering por software vs. Clustering de hardware | • Um cluster de software simples, com o pacote SafeKit instalado de forma direta em apenas dois servidores | • Clustering de hardware complexo que exige armazenamento externo ou equilibradores de carga de rede |
| Cluster Shared Nothing vs. Cluster de discos partilhados | • O SafeKit é um cluster sem partilha (Shared-Nothing): fácil de implementar, mesmo em locais remotos | • Um cluster de discos partilhados é complexo de implementar |
| Alta disponibilidade de aplicação vs. Alta disponibilidade completa de máquina virtual | • A HA de aplicação suporta falhas de hardware e de software através de verificadores (checkers) de aplicação. • Tempo de recuperação rápido ao reiniciar apenas a aplicação (RTO na ordem de 1 minuto ou menos). • A HA de aplicação exige a definição de scripts de reinício por aplicação e das pastas a replicar (módulos de aplicação SafeKit). | • A HA completa de VM suporta falhas de hardware e algumas falhas de software, como uma VM bloqueada. • Reinício da VM em caso de falha e tempo de recuperação dependente da reinicialização do sistema operativo. • Nenhum script de reinício precisa de 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 reinício noutro ambiente de sistema operativo. • Atualização contínua (rolling upgrade) de aplicações e SO possível servidor a servidor (as versões N e N+1 podem coexistir). | • Servidor secundário dedicado à execução da mesma aplicação sincronizada ao nível da instrução. • Exceção de software a ocorrer 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 cópia de segurança (backup). |
| Replicação de ficheiros ao nível do byte vs. Replicação de disco ao nível do bloco | • O SafeKit implementa replicação de ficheiros em tempo real ao nível do byte e é configurado de forma simples, definindo as diretorias da aplicação a replicar, mesmo no disco do sistema. | • A replicação de disco ao nível do bloco é complexa de configurar e exige a alocação dos dados da aplicação num 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 num router. | • Para evitar 2 masters, outros clusters exigem uma configuração complexa com uma terceira máquina, um disco de quorum dedicado ou uma ligação de interligação exclusiva. |
| Endereço IP Virtual: Primário/Secundário, equilíbrio de carga de rede, failover | • Nenhum servidor proxy dedicado nem configuração de rede especial são necessários num cluster SafeKit para os endereços IP virtuais. | • Configurações de rede especiais são necessárias noutros clusters para endereços IP virtuais (nota: o SafeKit oferece um health check adaptado a equilibradores de carga). |
Em resumo , a escolha arquitetónica entre clustering por software (como o SafeKit) e clustering por hardware (arquiteturas tradicionais com disco partilhado/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) ao nível da aplicação, que privilegiam a rápida recuperação das aplicações (baixo RTO) e a flexibilidade de implementação (incluindo entre locais remotos). Isto resulta frequentemente numa solução mais simples, eficiente e resiliente do que configurações de cluster altamente complexas e dependentes de hardware. Para maximizar a continuidade do negócio com uma gestão simplificada, é essencial avaliar uma abordagem baseada em software.
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