Failover چیست؟ روش پیاده‌سازی و کاربرد آن

زندگی ما انسان‌ها وابستگی زیادی به فناوری اطلاعات پیدا کرده‌است. به همین دلیل هم تضمین دسترسی دائمی به سیستم‌ها و سرویس‌ها یک ضرورت حیاتی به شمار می‌آید. Failover به عنوان یک فناوری کلیدی، نقش مهمی در حفظ پایداری و استمرار خدمات ایفا می‌کند. این مفهوم به مکانیزمی اشاره دارد که در صورت وقوع خرابی در یک سیستم اصلی، به‌طور خودکار سیستم پشتیبان وارد عمل می‌شود و از اختلال در عملکرد جلوگیری می‌کند. در این مطلب از بخش آموزش کسب‌وکار اینترنتی بلاگ پارس‌پک، به بررسی عمق بیشتری از Failover، اهمیت آن در جلوگیری از توقف کسب‌وکار و بهترین روش‌های پیاده‌سازی آن خواهیم پرداخت.

تاریخچه Failover

در اواخر دهه ۱۹۶۰ برای اولین بار در جهان استفاده از سیستم‌های پشتیبانی رواج پیدا کرد. این تکنولوژی در ابتدا در بخش‌های نظامی یا فضایی مورد استفاده قرار گرفت. اما با آغاز دهه ۸۰ میلادی، با افزایش کاربرد سیستم‌های کامپیوتری، مفهوم Failover به شکل امروزی، برای اولین‌بار مطرح شد. اولین پروتکل مورد استفاده در سیستم Failover هم STP یا همان Spanning Tree Protocol بود. این پروتکل برای جلوگیری از ایجاد فرایندهای تکرارشونده معیوب ابداع شد. Failover در دهه ۹۰ میلادی به یک سیستم حیاتی برای کسب‌وکارها تبدیل شد و کم‌کم پروتکل‌ها جدید و کاربردی دیگری هم به آن اضافه شدند.

Failover چیست؟

Failover یک مکانیزم حیاتی در فناوری اطلاعات است که به منظور افزایش پایداری و دسترس‌پذیری سیستم‌ها به کار می‌رود. Failover فرایندی است که در صورت بروز خرابی یا اختلال در سیستم اصلی، به‌صورت خودکار یا دستی، عملیات‌ها را به یک سیستم پشتیبان منتقل می‌کند. این فرایند باعث ادامه کار بدون وقفه سرویس‌ها و برنامه‌های کاربردی می‌شود. حتی در شرایطی که سیستم اصلی به هر دلیلی از کار افتاده باشد. در یک سیستم دارای Failover، معمولاً دو یا چند سرور، پایگاه داده، یا سایر منابع حیاتی به صورت موازی آماده به کار هستند. یکی از این منابع به عنوان سیستم اصلی عمل می‌کند و دیگر منابع در حالت آماده‌باش (standby) قرار دارند. زمانی که سیستم اصلی دچار خرابی یا مشکل می‌شود، سیستم پشتیبان به‌طور خودکار وارد عمل شده و مسئولیت ادامه کار را بر عهده می‌گیرد. این تغییر به قدری سریع اتفاق می‌افتد که کاربران یا برنامه‌های کاربردی به ندرت متوجه وجود اختلال یا تغییر می‌شوند.

Failover می‌تواند در سطوح مختلفی از سیستم‌ها پیاده‌سازی شود؛ از سرورها (Servers) و دیتابیس‌ها (Databases) گرفته تا شبکه‌های ارتباطی و برنامه‌های کاربردی. این فناوری نه تنها در مراکز داده و محیط‌های سازمانی بلکه در سیستم‌های ابری (cloud) نیز کاربرد گسترده‌ای دارد. در واقع، Failover یکی از اصول اساسی در ایجاد زیرساخت‌های فناوری اطلاعات مقاوم و قابل اطمینان است، به‌ویژه در محیط‌هایی که نیاز به دسترسی مداوم و بدون وقفه به سرویس‌ها وجود دارد.

اهمیت Failover در بازیابی از فاجعه

در شرایط بحرانی مانند خرابی‌های سخت‌افزاری، اختلالات شبکه، حملات سایبری (Cyber attack) یا بلایای طبیعی، ممکن است سیستم‌های اصلی یک سازمان به‌طور کامل از دسترس خارج شوند. در این مواقع، Failover به‌صورت خودکار یا دستی، سیستم‌ها و سرویس‌ها را به منابع پشتیبان منتقل می‌کند. این انتقال سریع و بدون وقفه باعث می‌شود تا اختلال در عملکرد سازمان به حداقل برسد و سرویس‌ها همچنان در دسترس کاربران باقی بمانند.

مزایای Failover

کاهش زمان توقف سرویس:

با فعال‌سازی سریع سیستم‌های پشتیبان، Failover می‌تواند زمان توقف سرویس‌ها (downtime) را به حداقل برساند. این امر در حفظ رضایت مشتریان و جلوگیری از خسارت‌های مالی ناشی از توقف عملیات بسیار مؤثر است.

حفظ داده‌ها و جلوگیری از از دست رفتن اطلاعات:

Failover معمولاً با سیستم‌های پشتیبان‌گیری و تکرار داده‌ها (data replication) ترکیب می‌شود. این امر از حوادثی مانند از دست رفتن داده‌ها در زمان بحران جلوگیری می‌کند و اطمینان می‌دهد که اطلاعات حیاتی سازمان در دسترس باقی می‌ماند.

استمرار عملیات و حفظ تداوم کسب‌وکار:

با فعال‌سازی Failover، سازمان‌ها می‌توانند حتی در مواجهه با فجایع بزرگ، عملیات خود را بدون وقفه ادامه دهند. این امر به حفظ اعتبار سازمان و جلوگیری از اثرات منفی بلندمدت کمک می‌کند.

انعطاف‌پذیری و مقیاس‌پذیری:

Failover به سازمان‌ها این امکان را می‌دهد که به سرعت به تغییرات و تهدیدات محیطی واکنش نشان دهند و از ابزارها و منابع پشتیبان به صورت بهینه استفاده کنند.

روش‌های پیاده‌سازی Failover در سیستم‌های ابری

۱. فعال-فعال (Active-Active):

در یک پیکربندی فعال-فعال، پیاده‌سازی‌های منابع به‌صورت هم‌زمان و فعالانه بار کاری را پشتیبانی می‌کنند. در این نوع پیکربندی، لازم است که بار بین نمونه‌های فعال توزیع شود. زمانی که یک خرابی شناسایی می‌شود، نمونه خراب از برنامه زمان‌بندی توازن بار (load balancing scheduler) حذف می‌شود (شکل ۱). به محض شناسایی خرابی، پردازش به منبع که همچنان فعال است، منتقل می‌شود (شکل ۲).

۲. فعال-غیرفعال (Active-Passive):

در یک پیکربندی فعال-غیرفعال، یک پیاده‌سازی پشتیبان یا غیرفعال، زمانی فعال می‌شود که منبع اصلی در دسترس نباشد، و بار کاری مربوطه به نمونه‌ای که جایگزین شده است، هدایت می‌شود.

برخی از سیستم‌های Failover طراحی شده‌اند تا بار کاری را به منابع عملیاتی هدایت کنند. این سیستم‌ها به توازن‌کننده‌های بار تخصصی متکی هستند؛ تا شرایط خرابی را شناسایی و نمونه‌های منابع خراب را از سیستم توزیع بار حذف کنند. این نوع سیستم Failover برای منابع که پردازش بدون حالت (stateless processing) را پشتیبانی می‌کنند و نیاز به مدیریت حالت اجرایی ندارند، مناسب است. در معماری‌های فناوری که اغلب بر اساس تکنولوژی‌های خوشه‌بندی (clustering) و مجازی‌سازی هستند، لازم است که پیاده‌سازی‌های پشتیبان یا standby منابع، حالت و زمینه اجرایی خود را به اشتراک بگذارند.

تفاوت Failover و Load Balancing: مقایسه و کاربردها

Failover و Load Balancing دو مفهوم مهم در مدیریت سیستم‌های IT هستند که هر یک هدف و کاربرد خاصی دارند. هرچند این دو تکنیک به بهبود پایداری و دسترس‌پذیری سیستم‌ها کمک می‌کنند؛ اما تفاوت‌های اساسی در عملکرد و نحوه استفاده از آن‌ها وجود دارد. در ادامه از دو نظر این موضوع بررسی می‌شود، یکی کاربرد و دیگری نحوه عملکرد.

از نظر کاربرد:

کاربردهای Failover:

• تضمین دسترس‌پذیری (Accessibility) در مواقع بحرانی
• جلوگیری از از دست رفتن داده‌ها و توقف سرویس‌ها
• استفاده در سیستم‌های حساس و حیاتی که نیاز به پشتیبانی سریع در صورت خرابی دارند.
• به‌کارگیری در مراکز داده، سرویس‌های ابری و سیستم‌های پشتیبان

کاربردهای Load Balancing:

• افزایش کارایی سیستم‌ها از طریق توزیع یکنواخت بار کاری
• مدیریت ترافیک ورودی و جلوگیری از overload شدن سرورها
• استفاده در وب‌سایت‌ها و برنامه‌های کاربردی با ترافیک بالا
• پیاده‌سازی در زیرساخت‌های توزیع‌شده و شبکه‌های بزرگ

از نظر نحوه عملکرد:

Failover:

• بیشتر در مواجهه با خرابی‌های سخت‌افزاری یا نرم‌افزاری فعال می‌شود.
• به‌طور معمول به یک سیستم پشتیبان سوئیچ می‌کند که در حالت آماده‌باش قرار دارد.
• زمان سوئیچ کردن مهم است و باید به‌سرعت انجام شود تا از توقف سرویس جلوگیری شود.

Load Balancing:

• به‌صورت مداوم و در طول عملیات عادی سیستم فعال است.
• بار کاری را بین چندین سرور یا منابع توزیع می‌کند تا عملکرد بهینه باشد.
• معمولاً برای جلوگیری از فشار زیاد روی یک سرور خاص استفاده می‌شود.

جمع‌بندی

Failover به عنوان یک راهکار حیاتی در افزایش پایداری و دسترس‌پذیری سیستم‌ها نقش بسیار مهمی در حفظ تداوم کسب‌وکارها دارد. با استفاده از این مکانیزم، سازمان‌ها می‌توانند در مواجهه با خرابی‌ها و مشکلات غیرمنتظره، از توقف سرویس‌ها جلوگیری کرده و به سرعت به یک سیستم پشتیبان سوئیچ کنند. این امر به ویژه در شرایط بحرانی و در سیستم‌هایی که نیاز به دسترسی بی‌وقفه دارند، اهمیت بیشتری پیدا می‌کند. با پیاده‌سازی صحیح Failover، می‌توان از کاهش زمان توقف سرویس، حفظ داده‌ها و استمرار عملیات در شرایط مختلف اطمینان حاصل کرد. علاوه بر این، تفاوت‌های مهمی بین Failover و Load Balancing وجود دارد که هر یک از این مفاهیم کاربردهای خاص خود را دارند. در نهایت، انتخاب مناسب بین این دو تکنیک و یا استفاده ترکیبی از آن‌ها می‌تواند به بهبود پایداری و عملکرد سیستم‌های IT کمک کند و در مواجهه با چالش‌های پیش رو، سازمان‌ها را مقاوم‌تر سازد.

سوال‌های متداول

۱. چرا Failover مهم است؟

Failover برای حفظ دسترس‌پذیری و تداوم سرویس‌ها در مواجهه با خرابی‌ها ضروری است. این مکانیزم به سازمان‌ها کمک می‌کند تا از توقف سرویس‌ها، از دست رفتن داده‌ها، و تاثیرات منفی بلندمدت بر کسب‌وکار جلوگیری کنند.

۲. آیا Failover به‌طور کامل از خرابی‌ها جلوگیری می‌کند؟

Failover از بروز خرابی جلوگیری نمی‌کند، بلکه تضمین می‌کند که در صورت بروز خرابی، سرویس‌ها بدون وقفه به یک سیستم پشتیبان منتقل شوند. بنابراین، Failover به کاهش تاثیرات خرابی و حفظ تداوم سرویس کمک می‌کند.