Dans le monde numérique rapide d'aujourd'hui, les pannes de système sont inacceptables, en particulier pour les applications critiques qui nécessitent une disponibilité continue. L'infrastructure à haute disponibilité (HA) est essentielle pour les entreprises qui dépendent d'un accès ininterrompu à leurs applications, services et données. Les conséquences des pannes, telles que la perte de revenus, la diminution de la productivité et des dommages à la réputation, rendent impératif la création de systèmes résilients conçus pour fonctionner sans interruption malgré les pannes.

Cet article de base de connaissances fournit un guide complet pour la construction d'une infrastructure à haute disponibilité pour les applications critiques. Nous couvrirons les concepts fondamentaux, les stratégies, les outils et les meilleures pratiques nécessaires pour concevoir, mettre en œuvre et gérer une architecture HA. Que vous soyez un professionnel de l'informatique ou un propriétaire d'entreprise cherchant à garantir le temps de disponibilité des applications critiques, cet article vous fournira les connaissances nécessaires pour implémenter des systèmes robustes et tolérants aux pannes.

Comprendre la Haute Disponibilité (HA)

Qu'est-ce que la Haute Disponibilité ?
La Haute Disponibilité fait référence à la conception d'un système qui garantit un temps d'arrêt minimal en éliminant les points de défaillance uniques. L'objectif de l'architecture HA est de maximiser le temps de fonctionnement du système et de minimiser l'impact des pannes. Les systèmes HA y parviennent en intégrant des mécanismes de redondance, de tolérance aux pannes et de basculement pour s'assurer que si un composant tombe en panne, un autre prend le relais automatiquement sans perturber les services.

Composants clés de la Haute Disponibilité

• Redondance : La redondance garantit que plusieurs instances de composants critiques (par exemple, serveurs, bases de données, appareils réseau) sont disponibles afin que si l'un échoue, d'autres puissent immédiatement prendre le relais. Les systèmes redondants peuvent être déployés à différents niveaux de l'infrastructure, y compris le matériel, le logiciel et le réseau.

• Mécanisme de basculement : Le basculement désigne le processus de passage d'un composant défectueux à un composant de secours de manière transparente. Les systèmes de basculement automatisés détectent les pannes et transfèrent la charge de travail vers un système redondant pour garantir que les applications continuent de fonctionner sans interruption notable.

• Répartition de la charge (Load Balancing) : Les répartiteurs de charge distribuent le trafic entrant sur plusieurs serveurs pour éviter qu'un seul serveur ne soit surchargé. Cela améliore non seulement les performances, mais augmente également la disponibilité en garantissant que si un serveur tombe en panne, d'autres peuvent prendre en charge le trafic.

• Clustering : Le clustering consiste à regrouper plusieurs serveurs ou nœuds qui fonctionnent ensemble comme un système unique. Dans un cluster HA, si un nœud échoue, les nœuds restants continuent de fournir les services nécessaires, empêchant ainsi une panne totale du système.

• Réplication des données : La réplication des données garantit que les données critiques sont copiées sur plusieurs systèmes ou centres de données. En cas de défaillance matérielle ou logicielle, les données répliquées assurent que les opérations peuvent continuer sans perte de données.

• Récupération après sinistre (DR) : Alors que la haute disponibilité se concentre sur la prévention des pannes, la récupération après sinistre s'intéresse à la restauration des opérations après une défaillance majeure ou une catastrophe. Les systèmes HA s'intègrent souvent aux plans DR pour garantir que les applications restent opérationnelles même dans des situations catastrophiques.

Principes de conception d'une infrastructure à haute disponibilité

Éliminer les points de défaillance uniques
L'un des principes fondamentaux de l'architecture HA est d'éliminer les points de défaillance uniques. Un point de défaillance unique est tout composant dont la défaillance entraînerait l'arrêt complet du système. Pour éviter cela, il est crucial de s'assurer qu'aucun composant, qu'il soit matériel, logiciel ou réseau, n'existe en isolation sans une solution de secours ou un mécanisme de basculement.

Étapes pour éliminer les points de défaillance uniques :

• Utiliser des serveurs redondants : Déployer plusieurs instances de serveurs d'application, de serveurs de bases de données et de systèmes de stockage. Si un serveur échoue, les autres peuvent continuer à gérer la charge de travail.
• Redondance réseau : Assurez-vous que les chemins réseau sont redondants en utilisant plusieurs interfaces réseau, routeurs, commutateurs et répartiteurs de charge.
• Alimentations redondantes : Déployer des systèmes d'alimentation sans interruption (UPS) et des sources d'alimentation redondantes pour éviter les arrêts dus aux coupures de courant.

Implémenter la répartition de la charge
La répartition de la charge est un composant critique de l'infrastructure HA, car elle garantit que le trafic est réparti de manière égale sur plusieurs serveurs. Cela améliore non seulement les performances des applications, mais garantit également la disponibilité en cas de panne d'un serveur.

Types de répartiteurs de charge :

• Répartiteurs de charge matériels : Dispositifs dédiés qui répartissent le trafic entre plusieurs serveurs. Ils sont adaptés aux environnements à fort trafic et offrent des fonctionnalités avancées telles que la terminaison SSL et les vérifications de santé.
• Répartiteurs de charge logiciels : Solutions logicielles telles que Nginx, HAProxy ou AWS Elastic Load Balancer qui distribuent le trafic sur les serveurs. Elles sont plus flexibles et rentables pour les environnements de petite et moyenne taille.

Avantages de la répartition de la charge :

• Scalabilité : Au fur et à mesure que le trafic augmente, les répartiteurs de charge vous permettent d'ajouter des serveurs pour gérer la charge accrue.
• Résilience : Si un serveur devient non réactif, le répartiteur de charge redirige automatiquement le trafic vers les serveurs sains, garantissant ainsi une disponibilité continue.

Implémenter le clustering
Le clustering consiste à relier plusieurs serveurs pour fonctionner comme une seule entité. Cela garantit que si un nœud échoue, les autres peuvent immédiatement prendre le relais sans affecter la disponibilité du service.

Types de clusters :

• Clustering actif-actif : Tous les nœuds du cluster traitent activement les demandes. Si un nœud échoue, les autres nœuds continuent de traiter la charge de travail, assurant ainsi l'absence de temps d'arrêt.
• Clustering actif-passif : Dans cette configuration, un nœud est actif tandis que l'autre est en veille. Si le nœud actif échoue, le nœud passif devient actif et prend en charge la charge de travail.

Outils de clustering pour la haute disponibilité :

• Pacemaker : Pacemaker est un gestionnaire de ressources de cluster qui garantit la disponibilité des ressources telles que les services et les applications en surveillant les nœuds du cluster et en gérant les basculements.
• Corosync : Corosync fournit des services de communication de groupe, d'adhésion au cluster et de quorum pour les clusters HA.

Répliquer les données sur plusieurs sites
La réplication des données est essentielle pour garantir que les données critiques soient toujours disponibles, même en cas de défaillances matérielles ou de catastrophes naturelles. En répliquant les données sur plusieurs sites (par exemple, des centres de données, des régions), vous pouvez vous assurer que vos applications continuent de fonctionner même si un site devient inaccessible.

Types de réplication des données :

• Réplication synchrone : Les données sont répliquées en temps réel entre les sites, garantissant l'absence de perte de données. Cependant, cela peut introduire de la latence en raison du temps nécessaire pour répliquer les données sur de longues distances.
• Réplication asynchrone : Les données sont répliquées à intervalles, ce qui la rend plus rapide mais introduit le risque de perte de données si une défaillance se produit avant que la réplication ne soit terminée.

Outils pour la réplication des données :

• GlusterFS : Un système de fichiers en réseau scalable qui permet de répliquer des données sur plusieurs serveurs et centres de données.
• DRBD (Distributed Replicated Block Device) : Un outil de réplication de niveau bloc permettant de répliquer les données entre serveurs, garantissant une haute disponibilité des données.

Basculement et récupération automatisés
Le basculement est le processus de passage automatique à un système de secours lorsque le système principal échoue. Les mécanismes de basculement automatisés détectent les pannes et initient le processus de récupération sans intervention manuelle, garantissant ainsi une perturbation minimale des services.

Stratégies de basculement :

• Basculement froid : Dans ce scénario, le système de secours est démarré uniquement après l'échec du système principal. Cela introduit un certain temps d'arrêt pendant le processus de basculement.
• Basculement tiède : Le système de secours est en cours d'exécution mais ne traite pas les demandes. Lorsqu'une panne se produit, le système de secours prend le relais avec un délai minimal.
• Basculement chaud : Le système de secours est en cours d'exécution et traite activement les demandes parallèlement au système principal. Cela permet un basculement sans interruption et sans temps d'arrêt.

Outils pour l'automatisation du basculement :

• Keepalived : Un outil basé sur Linux qui permet une haute disponibilité en fournissant un basculement entre plusieurs serveurs. Il utilise le VRRP (Virtual Router Redundancy Protocol) pour réaliser la redondance.
• Heartbeat : Un logiciel de clustering pour Linux qui fournit des capacités de basculement haute disponibilité entre les nœuds d'un cluster.

Planification de la récupération après sinistre
Alors que la haute disponibilité se concentre sur la réduction des pannes, les plans de récupération après sinistre (DR) sont nécessaires pour récupérer après des pannes catastrophiques, telles que des catastrophes naturelles, des défaillances de centres de données ou des défaillances matérielles majeures. Un plan DR bien mis en œuvre garantit que les systèmes peuvent être restaurés à leur fonctionnement complet aussi rapidement que possible.

Composants d'un plan de récupération après sinistre :

• Procédures de sauvegarde et de restauration : Assurez-vous que des sauvegardes régulières des données critiques, des configurations et des applications sont effectuées et que les processus de récupération sont fréquemment testés.
• Redondance géographique : Déployer des ressources dans plusieurs emplacements géographiques pour se protéger contre les pannes au niveau du centre de données.
• Objectif de point de récupération (RPO) : Le RPO fait référence à la quantité maximale de perte de données acceptable, mesurée en temps (par exemple, 5 minutes de perte de données). Assurez-vous que votre stratégie de sauvegarde est alignée avec votre RPO.
• Objectif de temps de récupération (RTO) : Le RTO fait référence à la durée maximale acceptable pour restaurer les services après une panne. Assurez-vous que votre stratégie de basculement et de DR est alignée avec votre RTO.

Haute disponibilité pour des types d'applications spécifiques

Haute disponibilité pour les applications Web
Les applications Web sont souvent critiques pour l'entreprise, nécessitant une disponibilité continue pour servir les utilisateurs et les clients. Les pannes des applications Web peuvent entraîner des pertes financières importantes et une mauvaise expérience utilisateur.

Stratégies pour les applications Web HA :

• Utiliser des répartiteurs de charge : Distribuer le trafic entre plusieurs serveurs Web à l'aide de répartiteurs de charge pour garantir que si un serveur échoue, les autres peuvent continuer à servir les demandes.
• Déployer plusieurs serveurs Web : Utiliser un pool de serveurs Web dans une configuration active-active ou active-passive pour garantir la redondance.
• Réplication de bases de données : Utiliser des techniques de réplication de bases de données telles que la réplication maître-esclave ou multi-maître pour garantir que la disponibilité des bases de données est maintenue même en cas de pannes.

Outils pour les applications Web HA :

• Nginx : Un serveur Web qui peut également servir derépartiteur de charge, gérant la distribution du trafic entre plusieurs serveurs Web.

• HAProxy : Un répartiteur de charge puissant qui garantit la haute disponibilité en distribuant les demandes entre plusieurs serveurs et en effectuant des vérifications de santé sur eux.