Maantieteellisesti hajautetut API-rajapinnat ja häiriöistä palautuminen

Tässä oppitunnissa tarkastelemme useille maantieteellisille alueille ulottuvien API:en suunnittelua. Tätä lähestymistapaa kutsutaan maantieteelliseksi hajauttamiseksi, ja se on keskeinen korkean käytettävyyden ja pienen viiveen saavuttamisessa maailmanlaajuiselle käyttäjäkunnalle.

Tutustumme myös Disaster Recovery (DR) -strategioihin eli suunnitelmiin, joiden avulla API pidetään toiminnassa tai palautetaan nopeasti merkittävien käyttökatkojen jälkeen.

API:n käyttöönotto useilla alueilla tarjoaa kaksi pääetua:

• Pienempi viive: Käyttäjät yhdistetään lähimpään palvelimeen, mikä lyhentää verkossa kuljettavaa matkaa.
• Parempi vikasietoisuus: Jos yksi alue vikaantuu, liikenne voidaan ohjata toiselle alueelle, mikä estää täydellisen käyttökatkon.

Tämä tarjoaa paremman käyttökokemuksen ja vahvemman luotettavuuden.

Active-Active-maantieteellinen hajautusstrategia tarkoittaa, että API toimii täydellä kapasiteetilla samanaikaisesti useilla alueilla. Kaikki alueet käsittelevät käyttäjäliikennettä.

• Edut: Paras käytettävyys, pienin viive, manuaalista vikasietoisuuteen siirtymistä ei tarvita.
• Haitat: Tietojen synkronointi alueiden välillä on monimutkaista, ja tietoristiriitoja voi syntyä.

Active-Passive-asetelmassa yksi alue on aktiivinen ja palvelee kaikkea liikennettä, kun taas muut alueet ovat valmiustilassa. Jos aktiivinen alue vikaantuu, liikenne vaihdetaan manuaalisesti tai automaattisesti passiiviselle alueelle.

• Edut: Yksinkertaisempi tietojen hallinta (yleensä vain yksi kirjoittava alue) ja helpompi käyttöönotto.
• Haitat: Suurempi palautumiseen kuluva tavoiteaika (RTO) vikatilanteessa ja mahdollinen tietojen menetys (suurempi RPO).

Jotta käyttäjät voidaan ohjata oikealle alueelle, tarvitaan maailmanlaajuinen liikenteen reititin. DNS-pohjainen reititys on yleinen ratkaisu, jossa käytetään esimerkiksi palveluita AWS Route 53 tai Azure Traffic Manager.

Nämä palvelut voivat reitittää liikennettä seuraavien tietojen perusteella:

• Viive: Käyttäjät lähetetään alueelle, jolla verkon viive on pienin.
• Maantieteellinen sijainti: Käyttäjät lähetetään tiettyyn alueeseen heidän maantieteellisen sijaintinsa perusteella.
• Kuntotarkistukset: Liikennettä lähetetään vain terveille ja toimiville alueille.

Yksi maantieteellisesti hajautettujen API:en merkittävistä haasteista on tietojen replikointi alueiden välillä. Tällöin on varmistettava tietojen yhdenmukaisuus ja käsiteltävä mahdolliset ristiriidat.

• Lopullinen yhdenmukaisuus: Tiedot muuttuvat lopulta yhdenmukaisiksi kaikilla alueilla, mutta tähän voi kulua aikaa.
• Usean pääisännän tietokannat: Kirjoitukset ovat mahdollisia useilla alueilla, mutta ne edellyttävät vankkaa ristiriitojen ratkaisemista.
• Lukureplikat: Lukupainotteiset sovellukset voivat käyttää muiden alueiden replikoita pienen viiveen lukutoimintoihin.

Disaster Recovery (DR) on suunnitelma palautumiseksi vakavasta käyttökatkosta, joka vaikuttaa kokonaiseen alueeseen tai kriittiseen infrastruktuuriin. DR:n keskeiset mittarit ovat:

• Recovery Time Objective (RTO): Suurin hyväksyttävä käyttökatkon kesto.
• Recovery Point Objective (RPO): Suurin hyväksyttävä tietojen menetys.

Pienempi RTO ja RPO tarkoittavat yleensä suurempia kustannuksia ja monimutkaisempaa toteutusta.

Yksinkertaisin DR-lähestymistapa on Backup and Restore. Tiedot varmuuskopioidaan säännöllisesti toiselle alueelle, ja katastrofin sattuessa uusi ympäristö käynnistetään ja tiedot palautetaan.

• Edut: Pienet kustannukset ja suhteellisen yksinkertainen toteutus.
• Haitat: Suuri RTO (palautuminen voi kestää tunteja tai päiviä) ja suuri RPO (viimeisen varmuuskopion jälkeen syntynyt tietojen menetys).

Sopii ei-kriittisille järjestelmille.

Pilot Light -strategiassa DR-alueella pidetään käynnissä mahdollisimman pieni joukko keskeisiä resursseja, kuten tietokannat. Katastrofin sattuessa sovelluksen muut osat käynnistetään.

• Edut: Pienempi RTO kuin Backup and Restore -ratkaisussa ja pienemmät kustannukset kuin Warm Standby -ratkaisussa.
• Haitat: Täysi palautuminen vaatii edelleen jonkin verran aikaa, ja RPO on suurempi kuin Warm Standby -ratkaisussa.

Olemme tarkastelleet maantieteellisesti hajautettuja API:ja, jotka parantavat vikasietoisuutta ja pienentävät viivettä ottamalla palveluita käyttöön eri alueilla. Tutustuimme Active-Active-malliin (korkea käytettävyys, monimutkaiset tiedot) ja Active-Passive-malliin (yksinkertaisempi, suurempi RTO).

Käsittelimme myös Disaster Recovery (DR) -ratkaisua ja määrittelimme käsitteet RTO ja RPO. Esiteltyjä strategioita olivat Backup and Restore, Pilot Light ja Warm Standby, joista kukin tarjoaa erilaisen kompromissin palautumisnopeuden ja kustannusten välillä.