一、什么是高可用
高可用HA
（High Availability）是分布式系统架构设计中必须考虑的因素之一，它通常是指，通过设计减少系统不能提供服务的时间。
假设系统一直能够提供服务，我们说系统的可用性是100%。
如果系统每运行100个时间单位，会有1个时间单位无法提供服务，我们说系统的可用性是99%。
很多公司的高可用目标是4个9，也就是99.99%，这就意味着，系统的年停机时间为8.76个小时。
百度的搜索首页，是业内公认高可用保障非常出色的系统，甚至人们会通过
www.baidu.com
能不能访问来判断“网络的连通性”，百度高可用的服务让人留下啦“网络通畅，百度就能访问”，“百度打不开，应该是网络连不上”的印象，这其实是对百度HA最高的褒奖。
二、如何保障系统的高可用
我们都知道，单点是系统高可用的大敌，单点往往是系统高可用最大的风险和敌人，应该尽量在系统设计的过程中避免单点。方法论上，高可用保证的原则是“集群化”，或者叫“冗余”：只有一个单点，挂了服务会受影响；如果有冗余备份，挂了还有其他backup能够顶上。
保证系统高可用，架构设计的核心准则是：冗余。
有了冗余之后，还不够，每次出现故障需要人工介入恢复势必会增加系统的不可服务实践。所以，又往往是通过“
自动故障转移
”来实现系统的高可用。
接下来我们看下典型互联网架构中，如何通过
冗余+自动故障转移
来保证系统的高可用特性。
三、常见的互联网分层架构
常见互联网分布式架构如上，分为：
（1）
客户端层
：典型调用方是浏览器browser或者手机应用APP
（2）
反向代理层
：系统入口，反向代理
（3）
站点应用层
：实现核心应用逻辑，返回html或者json
（4）
服务层
：如果实现了服务化，就有这一层
（5）
数据-缓存层
：缓存加速访问存储
（6）
数据-数据库层
：数据库固化数据存储
整个系统的高可用，又是通过每一层的
冗余+自动故障转移
来综合实现的。
四、分层高可用架构实践
4.1【客户端层->反向代理层】的高可用
【客户端层】到【反向代理层】的
高可用
，是通过反向代理层的冗余来实现的。以nginx为例：有两台nginx，一台对线上提供服务，另一台冗余以保证高可用，常见的实践是keepalived存活探测，相同virtual IP提供服务。
自动故障转移
：当nginx挂了的时候，keepalived能够探测到，会自动的进行故障转移，将流量自动迁移到shadow-nginx，由于使用的是相同的virtual IP，这个切换过程对调用方是透明的。
4.2【反向代理层->站点层】的高可用
【反向代理层】到【站点层】的
高可用
，是通过站点层的冗余来实现的。假设反向代理层是nginx，nginx.conf里能够配置多个web后端，并且nginx能够探测到多个后端的存活性。
自动故障转移
：当web-server挂了的时候，nginx能够探测到，会自动的进行故障转移，将流量自动迁移到其他的web-server，整个过程由nginx自动完成，对调用方是透明的。
4.3【站点层->服务层】的高可用
【站点层】到【服务层】的
高可用
，是通过服务层的冗余来实现的。“服务连接池”会建立与下游服务多个连接，每次请求会“随机”选取连接来访问下游服务。
自动故障转移
：当service挂了的时候，service-connection-pool能够探测到，会自动的进行故障转移，将流量自动迁移到其他的service，整个过程由连接池自动完成，对调用方是透明的（所以说RPC-client中的服务连接池是很重要的基础组件）。
4.4【服务层>缓存层】的高可用
【服务层】到【缓存层】的高可用，是通过缓存数据的冗余来实现的。
缓存层的数据冗余又有几种方式：第一种是利用客户端的封装，service对cache进行双读或者双写。
缓存层也可以通过支持主从同步的缓存集群来解决缓存层的
高可用
问题。
以redis为例，redis天然支持主从同步，redis官方也有sentinel哨兵机制，来做redis的存活性检测。
说完缓存的高可用，这里要多说一句，业务对缓存并不一定有“高可用”要求，更多的对缓存的使用场景，是用来“加速数据访问”：把一部分数据放到缓存里，如果缓存挂了或者缓存没有命中，是可以去后端的数据库中再取数据的。
这类允许“cache miss”的业务场景，缓存架构的建议是：
将kv缓存封装成服务集群，上游设置一个代理（代理可以用集群冗余的方式保证高可用），代理的后端根据缓存访问的key水平切分成若干个实例，每个实例的访问并不做高可用。
缓存实例挂了屏蔽
：当有水平切分的实例挂掉时，代理层直接返回cache miss，此时缓存挂掉对调用方也是透明的。key水平切分实例减少，不建议做re-hash，这样容易引发缓存数据的不一致。
4.5【服务层>数据库层】的高可用
大部分互联网技术，数据库层都用了“主从同步，读写分离”架构，所以数据库层的高可用，又分为“读库高可用”与“写库高可用”两类。
【服务层>数据库层“读”】的高可用
【服务层】到【数据库读】的
高可用
，是通过读库的冗余来实现的。
既然冗余了读库，一般来说就至少有2个从库，“数据库连接池”会建立与读库多个连接，每次请求会路由到这些读库。
自动故障转移
：当读库挂了的时候，db-connection-pool能够探测到，会自动的进行故障转移，将流量自动迁移到其他的读库，整个过程由连接池自动完成，对调用方是透明的（所以说DAO中的数据库连接池是很重要的基础组件）。
【服务层>数据库层“写”】的高可用
【服务层】到【数据库写】的
高可用
，是通过写库的冗余来实现的。
以mysql为例，可以设置两个mysql双主同步，一台对线上提供服务，另一台冗余以保证高可用，常见的实践是keepalived存活探测，相同virtual IP提供服务。
自动故障转移
：当写库挂了的时候，keepalived能够探测到，会自动的进行故障转移，将流量自动迁移到shadow-db-master，由于使用的是相同的virtual IP，这个切换过程对调用方是透明的。