Как реализовать high availability (HA) в облаке

Основные принципы

1. Устранение single point of failure на каждом уровне (compute, storage, network, DNS, power).

2. Избыточность и разделение по отказоустойчивым доменам (AZ, регионы).

3. Автоматическое обнаружение отказов и быстрая замена/переселение нагрузки.

4. Процессы восстановления и RTO/RPO определены и проверены.

Дизайн сети и размещение

• Разворачивайте ресурсы минимум в двух Availability Zones (AZ); для критичных сервисов — в нескольких регионах.

• Публичные/приватные подсети по AZ; NAT/вых. точка в каждой AZ (чтобы не платить за cross-AZ трафик и не иметь единой точки отказа).

• Балансировщики (L4/L7) распределяют трафик по healthy-инстансам в разных AZ; health checks обязательны.

Вычислительные ресурсы и масштабирование

• Делайте сервисы stateless, чтобы горизонтально масштабировать. Сохранение состояния — в внешних хранилищах.

• Используйте авто-скейлинг группы (ASG) с минимальным числом инстансов на AZ и политиками по health check.

• Для экономии и отказоустойчивости комбинируйте on-demand + reserved + spot (spot только для некритичных задач).

Хранение данных и репликация

• Для критичных данных: репликация между AZ (синхронная/асинхронная) или multi-master в зависимости от требований к согласованности.

• Понимайте компромисс CAP: синхронная репликация даёт сильную согласованность, но увеличивает задержки; асинхронная снижает задержки, увеличивает RPO.

• Базы данных: managed кластер с автоматическим failover (read replicas, leader election). Регулярные бэкапы + point-in-time recovery.

Сессии, кэш и состояние

• Не храните сессии на локальных инстансах. Используйте shared session store (Redis/ElastiCache) с репликацией и persistence.

• Кэширование: разверните распределённый кэш с репликацией; настройте replication groups и failover. Кэш-варминг после failover.

Балансировка и DNS

• Используйте региональные/глобальные load balancer-ы и DNS с health checks (low TTL для fast failover).

• Для Multi-Region — глобальный DNS/traffic manager с failover на уровне региона. Но учтите time-to-propagate и TTL.

Надёжность компонентов инфраструктуры

• Разворачивайте NAT, DB, брокеры, storage с зональной избыточностью. Для NAT — отдельный NAT per AZ. Для S3-style — используйте многозонные сервисы (облачные объектные хранилища).

• Используйте managed services (они обычно обеспечивают SLA и встроенный HA), но планируйте на случай vendor outage (cross-region DR).

Обнаружение отказов и автоматический failover

• Health checks на уровне приложения + платформы (L7 health probe + instance monitoring).

• Автоматические сценарии: terminate & recreate, переключение на standby, промоут read-replica. Иметь runbooks для ручного переключения.

DR, бэкапы и RTO/RPO

• Определите RTO (максимальное время восстановления) и RPO (максимально допустимая потеря данных).

• Регулярные бэкапы, репликация в другой регион, тестовые восстановления (DR-rehearsals). Храните бэкапы отдельно от основного аккаунта/региона.

Надёжность разработки и эксплуатации

• Idempotent операции, retry с экспоненциальной задержкой и circuit breakers.

• Rolling/Canary/Blue-Green деплои, graceful shutdown, drain connections перед остановкой инстанса.

• Observability: мониторинг, трассировка запросов, алерты, VPC flow logs и логирование. Автоматизация runbooks (playbooks) и регулярные проверки отказоустойчивости (chaos engineering).

Тестирование HA

• Проводите регулярные сценарии отказов: выключение AZ, деградация БД, задержки сети. Проверяйте метрики SLA.

• Документируйте процедуры восстановления, назначьте ответственных и тренируйте on-call.

Реализация HA — это сочетание правильной архитектуры (мультизональность, репликация, Load Balancer), процессов (бэкапы, тесты, runbooks) и инструментов (autoscaling, health checks, managed services), а также постоянной проверки и улучшения.