High Availability là gì? Tìm hiểu chi tiết về High Availability

Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ và sự phụ thuộc ngày càng lớn vào các hệ thống số, yêu cầu về tính liên tục và ổn định của dịch vụ cũng ngày càng cao. Tính Sẵn Sàng Cao (High Availability - HA) không còn là một lựa chọn mà đã trở thành một yếu tố bắt buộc đối với nhiều doanh nghiệp. Hãy cùng Việt Tuấn phân tích tầm quan trọng của High Availability đối với doanh nghiệp cũng như các yếu tố cần quan tâm, giải pháp triển khai HA hiệu quả nhé!

High Availability là gì?

High Availability (HA) hay còn gọi là Tính sẵn sàng cao, đề cập đến khả năng của một hệ thống hoặc ứng dụng để hoạt động liên tục và không bị gián đoạn trong một khoảng thời gian dài. Mục tiêu của HA là giảm thiểu thời gian chết (downtime) xuống mức thấp nhất, đảm bảo dịch vụ luôn sẵn sàng phục vụ người dùng. HA thường được đo bằng tỷ lệ phần trăm thời gian hoạt động (uptime) trong một khoảng thời gian nhất định, ví dụ như 99.9% (ba số 9), 99.99% (bốn số 9) hoặc thậm chí 99.999% (năm số 9).

Ví dụ:

• 99.9% uptime: Tương đương với khoảng 8.76 giờ downtime mỗi năm.
• 99.99% uptime: Tương đương với khoảng 52.56 phút downtime mỗi năm.
• 99.999% uptime: Tương đương với khoảng 5.26 phút downtime mỗi năm.

Tại sao High Availability lại quan trọng?

Gián đoạn dịch vụ, dù chỉ trong một khoảng thời gian ngắn, có thể gây ra những thiệt hại tài chính đáng kể như: 

• Mất doanh thu trực tiếp: Khi hệ thống ngừng hoạt động, các giao dịch không thể được thực hiện, dẫn đến mất doanh thu ngay lập tức.
• Mất khách hàng và suy giảm lòng trung thành: Khách hàng ngày càng kỳ vọng vào tính sẵn sàng liên tục của dịch vụ. Bất kỳ sự gián đoạn nào cũng có thể khiến họ thất vọng và chuyển sang sử dụng dịch vụ của đối thủ cạnh tranh. Việc lấy lại lòng tin của khách hàng sau sự cố là một quá trình tốn kém và khó khăn.
• Chi phí khắc phục sự cố: Việc khắc phục sự cố hệ thống, đặc biệt là các sự cố nghiêm trọng, đòi hỏi nguồn lực đáng kể về thời gian, nhân lực và tài chính. 
• Ảnh hưởng đến năng suất làm việc: Khi hệ thống của doanh nghiệp ngừng hoạt động, nhân viên không thể thực hiện công việc của mình, dẫn đến suy giảm năng suất và lãng phí thời gian.

HA giúp giảm thiểu những thiệt hại này bằng cách đảm bảo hệ thống luôn sẵn sàng hoạt động giúp duy trì dòng doanh thu, giữ chân khách hàng và giảm thiểu chi phí khắc phục sự cố.

Một hệ thống hoạt động ổn định và liên tục góp phần quan trọng vào việc xây dựng uy tín và độ tin cậy của doanh nghiệp. Khách hàng tin tưởng vào những nhà cung cấp dịch vụ mà họ có thể tin cậy vào. HA thể hiện cam kết của doanh nghiệp về chất lượng dịch vụ và sự quan tâm đến trải nghiệm của khách hàng, đặc biệt là trong các ngành công nghiệp có tính nhạy cảm với thời gian như tài chính, y tế và viễn thông. Uy tín và độ tin cậy cao sẽ tạo dựng lợi thế cạnh tranh, thu hút khách hàng mới và duy trì mối quan hệ tốt với khách hàng hiện tại.

Các yếu tố ảnh hưởng đến High Availability

Điểm lỗi đơn (Single Point of Failure - SPOF)

Điểm lỗi đơn là bất kỳ thành phần đơn lẻ nào trong hệ thống mà sự cố sẽ dẫn đến ngừng hoạt động hoàn toàn của toàn bộ hệ thống. SPOF có thể là phần cứng (ví dụ: máy chủ, bộ chuyển mạch mạng), phần mềm (ví dụ: cơ sở dữ liệu, ứng dụng), hoặc thậm chí là một quy trình vận hành. Việc xác định và loại bỏ SPOF là yếu tố tiên quyết và then chốt để đạt được HA. Các kỹ thuật thường được sử dụng để loại bỏ SPOF bao gồm:

• Dự phòng (Redundancy): Triển khai nhiều bản sao của một thành phần để nếu một bản sao bị lỗi, các bản sao khác vẫn có thể tiếp tục hoạt động.
• Cân bằng tải (Load Balancing): Phân phối lưu lượng truy cập trên nhiều máy chủ để tránh tình trạng quá tải cho một máy chủ duy nhất.
• Chuyển đổi dự phòng (Failover): Tự động chuyển sang hệ thống dự phòng khi hệ thống chính gặp sự cố.

Thời gian khôi phục (Recovery Time Objective - RTO)

RTO định nghĩa khoảng thời gian tối đa mà một hệ thống hoặc ứng dụng có thể bị gián đoạn sau một sự cố trước khi gây ra những hậu quả không thể chấp nhận được cho hoạt động kinh doanh. RTO được xác định dựa trên mức độ ảnh hưởng của sự gián đoạn đến hoạt động kinh doanh và được biểu thị bằng đơn vị thời gian (giờ, phút, giây). Ví dụ, nếu RTO là 2 giờ, hệ thống cần được khôi phục trong vòng 2 giờ sau sự cố.

Điểm khôi phục (Recovery Point Objective - RPO)

RPO xác định điểm thời gian trước khi xảy ra sự cố mà dữ liệu cần được khôi phục. RPO xác định lượng dữ liệu tối đa có thể bị mất trong trường hợp xảy ra sự cố. RPO cũng được biểu thị bằng đơn vị thời gian (ví dụ: giờ, phút, giây). Nếu RPO là 1 giờ, dữ liệu cần được khôi phục về trạng thái cách thời điểm xảy ra sự cố tối đa 1 giờ. RPO ảnh hưởng trực tiếp đến tần suất sao lưu dữ liệu.

Khả năng chịu lỗi (Fault Tolerance)

Khả năng của hệ thống tiếp tục hoạt động bình thường, mặc dù một hoặc một số thành phần của nó bị hỏng. Hệ thống chịu lỗi thường sử dụng các kỹ thuật dự phòng và tự động chuyển đổi dự phòng để đảm bảo tính liên tục của dịch vụ. Mức độ chịu lỗi càng cao, hệ thống càng ít bị ảnh hưởng bởi các sự cố.

Khả năng phục hồi (Resiliency)

Khả năng của hệ thống tự động phục hồi về trạng thái hoạt động bình thường sau một sự cố mà không cần sự can thiệp thủ công của con người. Khả năng phục hồi tập trung vào việc hệ thống có thể tự điều chỉnh và thích ứng với các tình huống bất ngờ.

Giám sát và cảnh báo

Giám sát liên tục hiệu suất và tình trạng của hệ thống là rất quan trọng để phát hiện sớm các vấn đề tiềm ẩn trước khi chúng gây ra sự cố. Hệ thống giám sát cần cung cấp các cảnh báo kịp thời cho doanh nghiệp khi phát hiện các dấu hiệu bất thường. Các công cụ giám sát hiệu quả cần theo dõi các chỉ số quan trọng như:

• Tải CPU và bộ nhớ: Để phát hiện tình trạng quá tải.
• Lưu lượng mạng: Để phát hiện các cuộc tấn công hoặc tắc nghẽn mạng.
• Tình trạng của các dịch vụ: Để đảm bảo các dịch vụ quan trọng đang hoạt động.
• Nhật ký hệ thống: Để phân tích và xác định nguyên nhân sự cố.

Các giải pháp triển khai High Availability

Để triển khai hệ thống High Availability (HA) - tính sẵn sàng cao một cách hiệu quả và toàn diện, cần một chiến lược đa diện, kết hợp chặt chẽ nhiều giải pháp khác nhau, bao gồm cả phần cứng, phần mềm, và quy trình vận hành.

Phần cứng dự phòng (Hardware Redundancy)

Mục tiêu: Loại bỏ Single Point of Failure (SPOF) - điểm lỗi duy nhất, sự cố của một thành phần phần cứng có thể làm ngừng toàn bộ hệ thống.

Giải pháp:

• Máy chủ dự phòng (Redundant Servers): Triển khai nhiều máy chủ vật lý hoặc ảo, hoạt động song song hoặc ở chế độ chờ (standby), sẵn sàng tiếp quản khi máy chủ chính gặp sự cố. Có thể sử dụng các cấu hình như active-active (tất cả máy chủ đều hoạt động) hoặc active-passive (một máy chủ hoạt động, máy chủ còn lại ở chế độ chờ).
• Bộ lưu trữ dự phòng (Redundant Storage): Sử dụng các hệ thống lưu trữ RAID (Redundant Array of Independent Disks) để bảo vệ dữ liệu khỏi lỗi ổ cứng. Ngoài ra, có thể sử dụng các giải pháp SAN (Storage Area Network) hoặc NAS (Network Attached Storage) với khả năng sao chép dữ liệu giữa các thiết bị lưu trữ.
• Thiết bị mạng dự phòng (Redundant Network Devices): Sử dụng switch, router, firewall dự phòng để đảm bảo kết nối mạng liên tục. Các giao thức như VRRP (Virtual Router Redundancy Protocol) hoặc HSRP (Hot Standby Router Protocol) có thể được sử dụng để tự động chuyển đổi sang thiết bị dự phòng khi thiết bị chính gặp sự cố.
• Nguồn điện dự phòng (Redundant Power Supplies): Sử dụng UPS (Uninterruptible Power Supply) hoặc máy phát điện dự phòng để đảm bảo nguồn điện liên tục cho hệ thống.

Phần mềm dự phòng (Software Redundancy)

Mục tiêu: Đảm bảo khả năng phục hồi ứng dụng và dữ liệu sau sự cố phần cứng hoặc phần mềm.

Giải pháp:

• Phần mềm quản lý cluster (Clustering Software): Cho phép nhiều máy chủ hoạt động như một hệ thống duy nhất, tự động chuyển đổi ứng dụng sang máy chủ khác khi một máy chủ gặp sự cố.
• Phần mềm sao lưu và phục hồi dữ liệu (Backup and Recovery Software): Tạo bản sao lưu dữ liệu định kỳ và cho phép phục hồi dữ liệu về trạng thái trước đó trong trường hợp mất dữ liệu.
• Phần mềm giám sát và quản lý hệ thống (System Monitoring and Management Software): Giám sát hiệu suất hệ thống, phát hiện sớm các vấn đề và tự động thực hiện các hành động khắc phục khi cần thiết.

Ảo hóa (Virtualization)

Mục tiêu: Tăng tính linh hoạt, khả năng mở rộng và khả năng phục hồi của hệ thống.

Giải pháp:

• Di chuyển máy ảo (VM Migration): Cho phép di chuyển máy ảo đang chạy giữa các máy chủ vật lý mà không làm gián đoạn dịch vụ.
• Sao chép máy ảo (VM Replication): Tạo bản sao của máy ảo trên một máy chủ khác, sẵn sàng được kích hoạt trong trường hợp máy chủ chính gặp sự cố.

Lưu trữ dữ liệu dự phòng (Data Redundancy)

Mục tiêu: Bảo vệ dữ liệu khỏi mất mát do lỗi phần cứng, phần mềm hoặc thiên tai.

Giải pháp:

• Sao lưu và phục hồi dữ liệu (Backup and Restore): Thực hiện sao lưu dữ liệu định kỳ và lưu trữ ở nhiều vị trí khác nhau, bao gồm cả lưu trữ ngoại tuyến (offline backup) và lưu trữ đám mây (cloud backup).
• Sao chép dữ liệu (Data Replication): Sao chép dữ liệu giữa các trung tâm dữ liệu khác nhau để đảm bảo dữ liệu luôn sẵn sàng ở nhiều vị trí. Có thể sử dụng các công nghệ như synchronous replication (sao chép đồng bộ) hoặc asynchronous replication (sao chép không đồng bộ).

Giám sát và cảnh báo (Monitoring and Alerting)

Mục tiêu: Phát hiện sớm các vấn đề tiềm ẩn và ngăn chặn chúng gây ảnh hưởng đến hệ thống.

Giải pháp:

• Công cụ giám sát hệ thống (System Monitoring Tools): Giám sát hiệu suất CPU, bộ nhớ, ổ cứng, mạng, và các dịch vụ ứng dụng.
• Hệ thống cảnh báo (Alerting System): Gửi thông báo khi phát hiện các sự kiện bất thường.

Ứng dụng của High Availability trong thực tế

Trung tâm dữ liệu (Data Centers)

Các trung tâm dữ liệu là nơi tập trung các máy chủ, hệ thống lưu trữ và thiết bị mạng, cung cấp nền tảng cho vô số ứng dụng và dịch vụ trực tuyến để đảm bảo các dịch vụ này luôn hoạt động, ngay cả khi có sự cố phần cứng (như hỏng ổ cứng, nguồn điện, card mạng) hoặc phần mềm.

HA cho phép thực hiện bảo trì, nâng cấp phần cứng và phần mềm mà không làm gián đoạn hoạt động của hệ thống. Các thành phần có thể được đưa ra khỏi hệ thống để bảo trì mà không ảnh hưởng đến người dùng.

Hệ thống mạng (Network Systems)

Trong các hệ thống mạng phức tạp, kết nối mạng phải luôn ổn định và không bị gián đoạn, ngay cả khi một thiết bị mạng (như router, switch, firewall) gặp sự cố. HA cho phép thiết lập các đường truyền dự phòng, tự động chuyển sang đường truyền khác nếu đường truyền chính gặp sự cố, đảm bảo kết nối liên tục cho người dùng.

HA có thể kết hợp với cân bằng tải giúp phân phối lưu lượng truy cập trên nhiều thiết bị mạng, tránh tình trạng quá tải cho một thiết bị duy nhất, cải thiện hiệu suất và độ ổn định của mạng.

Ứng dụng kinh doanh quan trọng (Critical Business Applications)

Các hệ thống hoạch định nguồn lực doanh nghiệp (ERP) và quản lý quan hệ khách hàng (CRM) là trung tâm của hoạt động kinh doanh. Trong lĩnh vực tài chính, HA là yếu tố quan trọng để các hệ thống giao dịch, thanh toán, ngân hàng trực tuyến cần hoạt động liên tục để đảm bảo các giao dịch được thực hiện suôn sẻ và tránh thiệt hại tài chính.

Đối với các nền tảng thương mại điện tử, thời gian chết có thể dẫn đến mất doanh thu và khách hàng. HA giúp website, ứng dụng luôn hoạt động, mang lại trải nghiệm mua sắm tốt cho người dùng.

Những thách thức khi triển khai High Availability

Mặc dù HA mang lại nhiều lợi ích, việc triển khai nó cũng gặp phải một số thách thức:

• Chi phí: Triển khai HA đòi hỏi đầu tư vào phần cứng, phần mềm và nhân lực, do đó chi phí có thể khá cao.
• Độ phức tạp: Thiết kế và triển khai hệ thống HA phức tạp hơn so với hệ thống thông thường.
• Quản lý và bảo trì: Hệ thống HA đòi hỏi quản lý và bảo trì phức tạp hơn để đảm bảo hoạt động ổn định.

Tổng kết

High Availability là một yếu tố quan trọng đối với bất kỳ hệ thống công nghệ thông tin nào trong môi trường kinh doanh hiện đại. Triển khai các giải pháp HA phù hợp, doanh nghiệp có thể duy trì hoạt động kinh doanh liên tục, tránh những thiệt hại do downtime gây ra và xây dựng lòng tin với khách hàng. Hy vọng bài viết trên Việt Tuấn đã giúp bạn hiểu rõ hơn về High availability.