高可用一般是描述我们开发的系统状态，如何判断系统的高可用，可以从系统的可用性进行计算。可用性一般从时间维度或者请求次数去计算，比如用户使用该系统 100 次，99 次返回成功，那么该系统的可用性就为 99%。本篇文章主要介绍如何设计一个高可用系统。
不可用的因素
- 代码问题。代码中存在内存泄漏或者内存溢出的问题等
- 基础设施导致服务不可用。当服务所依赖的基础设施出现异常，比如依赖的数据库掉盘等因素。
- 访问量徒增。在某一个时间段内，由于工具或者用户自然访问量徒增导致服务挂掉不可用。 .....
如何提高可用性
1、提高代码质量
一般一次线上应急或者系统故障 80% 以上都是由线上变更所导致的，所以我认为提高代码质量是提高可用性最基础重要的工作。提高代码质量可以在开发过程中使用一些组件扫描代码，比如使用 SonarQube 服务、Alibaba 代码扫描工具等，在开发完成后在团队内组织 code review，测试阶段严格把关
2、使用集群，减少单点故障
使用集群是我们提供服务高可用的重要手段。集群可以使用副本冗余的方式避免单点故障。同时正确使用集群模式，也能够提高系统并发。比如 Redis 使用集群模式提高可用性。Redis 的集群模式一般有两种，分别是哨兵模式（Sentinel）和集群模式（Cluster）。
- 哨兵模式：哨兵模式是指一个 Master 节点，多个 Cluster 节点。哨兵通过监听 Master 的状态，在 Master 不可用时将 Cluster 节点转化成 Master 节点。主节点负责单机模式下的所有功能，包括处理读写请求，数据备份，同步数据给从节点等。从节点并不负责处理读请求，仅仅负责异常状态转移功能。但可以通过配置只读从节点来提高系统的并发性。
- 集群模式：集群模式适用于数据量大的场景，在集群模式下，会将数据进行分区存储到不同的实例上，每个实例都是一个节点，分为主节点和从节点。
集群和分布式的区别
集群是由若干台服务器和网络组成的计算资源池，通过将数据进行分片，每个分片由不同的机器进行计算，并通过某些方式进行数据的合并，最终得到一个整体的计算结果。
分布式是指将一个大型系统拆分为多个子系统，并且子系统运行在不同的计算机上，通过信息交互互相协同工作，完成整个系统功能。
3、使用限流熔断
限流是保护系统的重要手段，可以避免系统因为过多的请求而导致系统崩溃。常见的限流策略为：
- 计数器限流：通过计数器限制单位时间内的请求数量。例如可以使用 Redis 的 Incr 命令统计单位时间内的请求次数
- 令牌桶算法：将请求封装成令牌放到令牌桶中，每来一个请求取走一个令牌，当桶中没有足够的令牌则拒绝提供访问。
- 漏桶算法：将请求看作水流，漏桶看作限流的设备，每个请求插入到漏桶中后，以固定的速度进行流出，如果流入的速度过快，则会发生桶溢出，拒绝访问。
- 原始的基于时间窗口限流方案：如计数器 + 固定窗口 / 滑动窗口等。
单机限流
单机限流可以使用 Google Guava 自带的限流工具类 RateLimiter，其基于令牌桶算法，可以应对突发流量。
另外，Bucket4j 是⼀个不错的基于令牌/漏桶算法的限流库
Resilience4j 是⼀个轻量级的容错组件，其灵感来⾃于 Hystrix。⾃Netflix 宣布不再积极开发 Hystrix 之后，Spring 官⽅和 Netflix 都更推荐使⽤ Resilience4j 来做限流熔断。
Resilience4j 地址: github.com/resilience4…
分布式限流
- 分布式组件限流：可以使用分布式组件进行限流，比如 Sentinel 或者 Redis 进行限流，一般是使用 Redis + Lua 脚本完成限流功能。
- 网关限流：可以使用网关进行限流，比如 Spring Cloud Getwag 实现分布式限流。
4、熔断机制
熔断是一种系统容错和防止系统雪崩的方案，当下游依赖发生超时异常，进行熔断可以防止本服务的线程资源耗尽，避免发生雪崩。
比较常用的流量控制和熔断降级框架是 NetFlix 的 Hystrix 和 Alibaba 的 Sentinel
5、异步调用
异步代表着不需要依赖下游服务的返回而处理逻辑进行返回，提升系统的高可用。
在一个用户注册流程中，可以将一些逻辑进行异步处理，比如注册过程中发送短信的逻辑，将其解耦后将提高接口的响应时间，并且当发送短信的逻辑失败之后也不会影响注册整个流程。
除了使用线程完成异步逻辑，我们通常使用消息队列完成异步调用，消息队列除了异步还有削峰和解耦的作用。注意使用消息队列是一把双刃剑，额外引入一个组件需要考虑系统的稳定性。
6、使用缓存
使用缓存可以增加接口的响应时间，减少对数据库的依赖，比如当请求的 QPS 比较高的情况下，如果不增加缓存，直接对数据库进行操作，会将数据库打挂。使用缓存的同时也要注意消息的一致性。
7、其他方式
使用以下方式也会提高系统的可用性
- 增加报警监控
- 使用好的硬件基础设施
- 注意备份，必要时进行回滚 / 使用金丝雀进行发布
