Bạn đã từng nghe đến khái niệm Fault Tolerance nhưng chưa thực sự hiểu rõ? Hãy cùng Bizfly Cloud khám phá chi tiết về Fault Tolerance và tầm quan trọng của nó trong việc duy trì hoạt động ổn định của hệ thống.
Fault Tolerance (khả năng chịu lỗi) là khả năng của một hệ thống (máy tính, mạng, cụm máy chủ đám mây…) tiếp tục hoạt động mà không bị gián đoạn ngay cả khi một hoặc nhiều thành phần gặp sự cố.
Mục tiêu chính của việc xây dựng một hệ thống Fault Tolerance là ngăn chặn gián đoạn do một điểm lỗi duy nhất gây ra, từ đó đảm bảo tính sẵn sàng cao (High Availability) và tính liên tục trong kinh doanh (Business Continuity) cho các ứng dụng và hệ thống quan trọng.
Hệ thống Fault Tolerance sử dụng các thành phần dự phòng để tự động thay thế các thành phần bị lỗi, đảm bảo dịch vụ không bị gián đoạn. Điều này có thể được thực hiện thông qua:
- Hệ thống phần cứng (Hardware systems): Sao lưu bằng một hệ thống giống hệt hoặc tương đương. Ví dụ: một máy chủ có thể được bảo vệ bằng một máy chủ dự phòng chạy song song, thực hiện tất cả các hoạt động tương tự.
- Hệ thống phần mềm (Software systems): Sao lưu bằng các phiên bản phần mềm khác. Ví dụ: một cơ sở dữ liệu chứa thông tin khách hàng có thể được sao chép liên tục sang một máy khác. Nếu cơ sở dữ liệu chính bị lỗi, các hoạt động sẽ tự động chuyển sang cơ sở dữ liệu dự phòng.
- Nguồn điện (Power sources): Sử dụng hệ thống nguồn điện thay thế. Ví dụ: nhiều tổ chức trang bị máy phát điện để cung cấp điện dự phòng khi nguồn điện chính gặp sự cố (UPS).
Về cơ bản, bất kỳ hệ thống hoặc thành phần nào có thể trở thành một điểm lỗi đều có thể được bảo vệ bằng cách sử dụng hệ thống dự phòng.
Fault Tolerance đóng vai trò then chốt trong chiến lược khắc phục sự cố (Disaster Recovery Strategy). Ví dụ, các hệ thống Fault Tolerance với các thành phần dự phòng trên nền tảng đám mây có khả năng khôi phục nhanh chóng các hệ thống quan trọng, ngay cả khi gặp phải thảm họa tự nhiên hoặc do con người gây ra, phá hủy cơ sở hạ tầng CNTT tại chỗ.
Mục Lục
Phân biệt Fault Tolerance và High Availability
High Availability (tính khả dụng cao) tập trung vào việc giảm thiểu thời gian chết (downtime) của hệ thống trong quá trình hoạt động, tránh gây gián đoạn dịch vụ. Uptime, hay thời gian hoạt động, thường được biểu thị bằng phần trăm thời gian hệ thống hoạt động so với tổng thời gian chạy.
Trong khi đó, Fault Tolerance đảm bảo hệ thống tiếp tục hoạt động mà không bị gián đoạn, ngay cả khi có lỗi xảy ra.
Chiến lược kinh doanh liên tục (Business Continuity Strategy) thường kết hợp cả High Availability và Fault Tolerance để đảm bảo tổ chức có thể duy trì các chức năng quan trọng khi đối mặt với sự cố nhỏ hoặc thảm họa lớn.
Cả High Availability và Fault Tolerance đều là những yếu tố không thể thiếu trong thiết kế hệ thống và lập kế hoạch kinh doanh liên tục.
Để hiểu rõ hơn sự khác biệt giữa High Availability và Fault Tolerance, hãy xem xét ví dụ sau:
- Một chiếc máy bay hai động cơ là một hệ thống Fault-tolerant: Nếu một động cơ bị hỏng, động cơ còn lại sẽ hoạt động, giúp máy bay tiếp tục hành trình một cách suôn sẻ.
- Ngược lại, một chiếc xe hơi với lốp dự phòng thể hiện tính High Availability. Khi lốp xe bị xẹp, xe sẽ dừng lại, nhưng thời gian chết (downtime) sẽ được giảm thiểu nhờ lốp dự phòng, cho phép thay thế nhanh chóng.
Cân nhắc quan trọng khi xây dựng hệ thống Fault-tolerant và High Availability
Khi xây dựng hệ thống Fault-tolerant và High Availability trong môi trường tổ chức, cần xem xét các yếu tố sau:
- Downtime: Hệ thống High Availability cho phép một mức độ gián đoạn dịch vụ tối thiểu. Ví dụ: một hệ thống có tính khả dụng “five nines” (99.999%) chỉ có khoảng 5 phút downtime mỗi năm. Trong khi đó, hệ thống Fault-tolerant được kỳ vọng hoạt động liên tục và không cho phép bất kỳ gián đoạn nào.
- Phạm vi (Scope): High Availability dựa trên một tập hợp các tài nguyên được chia sẻ để quản lý lỗi và giảm thiểu downtime. Fault Tolerance sử dụng các nguồn điện dự phòng, phần cứng hoặc phần mềm có khả năng phát hiện lỗi và chuyển sang các thành phần dự phòng ngay lập tức.
- Chi phí (Cost): Hệ thống Fault-tolerant thường tốn kém hơn do yêu cầu hoạt động liên tục và bảo trì các thành phần dự phòng. High Availability thường là một tính năng đi kèm trong một gói dịch vụ tổng thể từ nhà cung cấp.
Việc lựa chọn giữa Fault Tolerance và High Availability phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của từng hệ thống, khả năng chịu đựng gián đoạn dịch vụ, chi phí của các gián đoạn, thỏa thuận SLA với nhà cung cấp và chi phí cũng như độ phức tạp của việc triển khai Fault Tolerance đầy đủ.
Load Balancing và Failover: Fault Tolerance cho ứng dụng web
Trong lĩnh vực phân phối ứng dụng web, Fault Tolerance đạt được thông qua các giải pháp cân bằng tải (Load Balancing) và chuyển đổi dự phòng (Failover), đảm bảo tính khả dụng nhờ dự phòng và khả năng khắc phục sự cố nhanh chóng.
Các giải pháp cân bằng tải cho phép ứng dụng chạy trên nhiều nút mạng, loại bỏ nguy cơ về một điểm lỗi duy nhất. Hầu hết các load balancer tối ưu hóa việc phân phối tải công việc trên nhiều tài nguyên máy tính, tăng cường khả năng phục hồi trước các hoạt động tăng đột biến có thể gây giảm tốc độ hoặc gián đoạn.
Ngoài ra, cân bằng tải còn giúp ứng phó với các lỗi mạng cục bộ. Ví dụ: một hệ thống có hai máy chủ production có thể sử dụng bộ cân bằng tải để tự động chuyển đổi tải công việc nếu một trong hai máy chủ bị lỗi.
Ngược lại, các giải pháp chuyển đổi dự phòng (Failover) được sử dụng trong các tình huống nghiêm trọng nhất, dẫn đến lỗi mạng hoàn toàn. Khi sự cố này xảy ra, một hệ thống failover sẽ kích hoạt nền tảng dự phòng một cách tự động, duy trì hoạt động của ứng dụng web trong khi đội ngũ IT khắc phục sự cố mạng.
Để đạt được Fault Tolerance thực sự với downtime bằng 0, cần triển khai “hot” failover, chuyển tải công việc ngay lập tức sang hệ thống dự phòng đang hoạt động. Nếu việc duy trì một hệ thống dự phòng hoạt động liên tục không khả thi, có thể sử dụng “warm” hoặc “cold” failover, trong đó các hệ thống dự phòng cần thời gian để tải và bắt đầu xử lý tải công việc.
Giải pháp BizFly Cloud Load Balancing và Failover
BizFly Cloud cung cấp một loạt các giải pháp Fault Tolerance cho ứng dụng web. Đầu tiên, cloud-based application layer load balancer của BizFly Cloud có thể được sử dụng cho cả phân phối lưu lượng truy cập trong trung tâm dữ liệu (local) và giữa các trung tâm dữ liệu (global).
Giải pháp này được cung cấp thông qua mô hình Load Balancing as a Service (LBaaS), được BizFly Cloud khuyến nghị sử dụng cho các Cloud-Based Application của khách hàng. BizFly Cloud LBaaS giúp khách hàng triển khai Failover và HA một cách đơn giản và tiện dụng.
BizFly Cloud LBaaS hỗ trợ nhiều thuật toán cân bằng tải cùng lúc, tối ưu hóa cách cân tải cho khách hàng, chẳng hạn như Least Connection, Round Robin…
Mặt khác, giải pháp failover sử dụng health checks tự động từ nhiều vị trí địa lý để giám sát phản hồi của máy chủ.
Trong trường hợp máy chủ gặp lỗi, lưu lượng truy cập trang web sẽ được định tuyến lại ngay lập tức đến một trang web dự phòng trong vài giây, đảm bảo tính khả dụng không bị gián đoạn. Kết quả là, ngay cả việc thực hiện failover từ xa cũng không bị bất kỳ sự chậm trễ nào liên quan đến TTL thường thấy trong các giải pháp dựa trên DNS khác.
Tất cả khách hàng doanh nghiệp của BizFly Cloud đều được cung cấp 99.999% uptime SLA, thể hiện sự tự tin của BizFly Cloud vào khả năng phục hồi của giải pháp và chất lượng dịch vụ.
Theo Bizfly Cloud chia sẻ