Desain Redundansi dan Failover

Ketersediaan tinggi (HA) berarti merancang jaringan agar layanan tetap aktif meskipun terjadi kegagalan. Gagasan utamanya adalah menghilangkan titik kegagalan tunggal: komponen apa pun yang kegagalannya dapat mematikan seluruh sistem. HA menggabungkan redundansi (komponen cadangan) dengan pengalihan saat gagal (peralihan otomatis ke komponen cadangan), sehingga layanan penting tetap berjalan selama gangguan.

Titik kegagalan tunggal (SPOF) adalah elemen apa pun yang tidak memiliki cadangan, seperti satu perute, satu catu daya, atau satu koneksi internet, yang jika hilang akan menghentikan semuanya. Mengidentifikasi SPOF adalah langkah pertama dalam perancangan HA. Untuk setiap komponen penting, Anda bertanya, "jika komponen ini mati, apa yang terjadi?" Di mana pun jawabannya adalah "gangguan total", Anda menambahkan redundansi.

Redundansi adalah memiliki komponen duplikat yang siap mengambil alih. Redundansi dapat diterapkan pada setiap tingkat: catu daya redundan, koneksi jaringan redundan, switch dan perute redundan, serta koneksi internet redundan. Redundansi membutuhkan biaya dan menambah kerumitan, sehingga diterapkan secara terarah pada komponen yang kegagalannya paling berdampak. Tujuannya adalah mencegah satu kegagalan menyebabkan gangguan.

Pengalihan saat gagal adalah peralihan otomatis dari komponen yang gagal ke cadangannya. Redundansi saja tidak cukup; cadangan harus mengambil alih dengan cepat dan idealnya tanpa campur tangan manusia. Pengalihan saat gagal yang baik berlangsung cepat dan mulus, sehingga pengguna hampir tidak menyadarinya. Gabungan komponen siaga dan pengalihan otomatis inilah yang menghasilkan ketersediaan tinggi yang sebenarnya.

Ada dua model redundansi. Dalam model aktif-pasif, cadangan tidak bekerja hingga komponen utama gagal, lalu mengambil alih. Dalam model aktif-aktif, kedua unit bekerja sekaligus dan berbagi beban; jika salah satunya gagal, unit lainnya menanggung bagiannya. Aktif-aktif juga meningkatkan kapasitas, sedangkan aktif-pasif lebih sederhana. Masing-masing sesuai untuk kebutuhan dan anggaran yang berbeda.

Gerbang bawaan adalah SPOF yang umum, sehingga Protokol Redundansi Lompatan Pertama (FHRP) menyediakan gerbang cadangan. VRRP (Protokol Redundansi Perute Virtual) dan HSRP (Protokol Perute Siaga Panas) milik Cisco memungkinkan dua perute berbagi satu IP gerbang virtual; jika perute aktif gagal, perute siaga mengambil alih alamat tersebut. Host tetap menggunakan gerbang yang sama tanpa menyadari adanya peralihan.

Redundansi juga berlaku untuk koneksi. Agregasi koneksi (LAG, menggunakan LACP) menggabungkan beberapa koneksi fisik menjadi satu koneksi logis untuk memperoleh bandwidth tambahan sekaligus tetap bertahan jika salah satu koneksi gagal. Pada peladen, penggabungan NIC mengikat beberapa kartu jaringan sehingga lalu lintas tetap berjalan jika salah satu kartu atau kabelnya gagal. Keduanya menghilangkan satu koneksi sebagai titik kegagalan.

Banyak masalah bersifat fisik. Catu daya redundan memungkinkan perangkat tetap berfungsi jika salah satu catu daya gagal. UPS (Catu Daya Tak Terputus) menjaga peralatan tetap menyala selama gangguan singkat, sedangkan generator menangani gangguan yang lebih lama. Komponen dapat ditukar saat menyala dapat diganti tanpa mematikan daya. Semua ini melindungi dari penyebab waktu henti yang sangat umum: gangguan daya dan perangkat keras.

HA diukur menggunakan angka sembilan waktu aktif. 99,9% memungkinkan sekitar 8,8 jam waktu henti per tahun; 99,99% sekitar 53 menit; 99,999% ("lima sembilan") sekitar 5 menit. Dua istilah lain juga penting: RTO (Target Waktu Pemulihan), seberapa cepat Anda harus pulih, dan RPO (Target Titik Pemulihan), seberapa banyak kehilangan data yang dapat diterima. Target-target ini menentukan pilihan perancangan.

Redundansi tidak gratis atau tidak terbatas. Redundansi menambah biaya, kerumitan, dan mode kegagalan baru jika dikonfigurasi dengan buruk. Lebih banyak salinan dapat berarti lebih banyak hal yang harus dikelola dan lebih banyak peluang terjadinya salah konfigurasi. Keahliannya adalah menyeimbangkan biaya redundansi dengan biaya waktu henti untuk setiap layanan, melindungi hal-hal yang penting tanpa merekayasa bagian lainnya secara berlebihan.

Perancangan HA dilakukan secara sistematis: petakan layanan penting, temukan setiap SPOF, tambahkan redundansi yang terarah dengan pengalihan otomatis saat gagal, dan uji apakah pengalihan tersebut benar-benar berfungsi. Cadangan yang belum diuji hanyalah harapan, bukan rencana. Simulasikan kegagalan secara berkala untuk membuktikan rancangan dan menemukan celah. Jika dilakukan dengan baik, redundansi dan pengalihan saat gagal menjaga jaringan tetap berjalan ketika bagian-bagian tertentu pada akhirnya mengalami kerusakan.

Uji pengetahuan Anda tentang HA.

Anda telah mempelajari redundansi dan pengalihan saat gagal. Poin penting:

• HA menghilangkan titik kegagalan tunggal.
• Redundansi menambahkan cadangan; pengalihan saat gagal beralih ke cadangan tersebut secara otomatis.
• Aktif-aktif berbagi beban; aktif-pasif mempertahankan komponen siaga.
• VRRP/HSRP menyediakan gerbang redundan; LAG dan penggabungan NIC menambahkan redundansi koneksi.
• Ukur dengan angka sembilan waktu aktif, RTO, dan RPO; uji pengalihan saat gagal.