高可用方案：降级策略设计、容灾备份与心跳检测机制

高可用方案设计

降级策略设计

降级策略的核心是在系统资源不足或故障时，暂时关闭非核心功能，保障核心业务运行。具体实施可分为自动降级和手动降级两类。

自动降级通过监控系统实时检测指标（如CPU、内存、请求延迟），触发预设阈值后自动关闭次要服务。例如电商平台在大促期间，可自动关闭商品推荐服务，优先保障交易链路。

手动降级需运维人员介入，通过配置中心或API动态调整服务级别。典型场景包括数据库主从切换、关闭非关键第三方接口调用。降级策略需提前在代码中预留开关，并通过灰度发布验证兼容性。

容灾备份机制

容灾备份需覆盖数据层、应用层和网络层。数据层采用多副本存储，结合异地多活架构，如MySQL通过GTID实现跨机房主从同步，MongoDB通过分片+副本集保证数据冗余。

应用层部署遵循"单元化"原则，每个机房部署独立集群，通过DNS或负载均衡实现流量切换。网络层需多运营商接入，避免单点故障。备份策略需定期演练，验证恢复时间和数据一致性。

心跳检测机制

心跳检测包含服务间探活和节点健康检查。服务探活采用TCP长连接+应用层ACK机制，如gRPC的keepalive参数设置。节点检查通过Kubernetes的livenessProbe或自定义脚本实现。

分布式系统推荐使用SWIM协议替代传统心跳，通过随机传播检测信息降低网络开销。关键参数包括检测间隔（建议2-5秒）、超时阈值（3倍间隔）和故障判定次数（连续3次失败）。检测结果应接入监控告警系统，实现秒级故障发现。

技术实现要点

服务熔断设计

熔断器模式通过Hystrix或Resilience4j实现，配置参数需考虑：

• 滑动窗口大小（默认10秒）
• 错误率阈值（通常50%）
• 熔断持续时间（5-30秒）
• 半开状态请求数（默认3个）

示例配置：

CircuitBreakerConfig.custom()
  .failureRateThreshold(50)
  .waitDurationInOpenState(Duration.ofMillis(1000))
  .permittedNumberOfCallsInHalfOpenState(3)
  .build();

数据同步方案

跨机房数据同步采用双写+校验机制。关键步骤包括：

1. 写入本地数据库后同步写入消息队列
2. 消费者校验数据一致性
3. 定期执行全量校验脚本

MySQL异地同步配置示例：

CHANGE MASTER TO 
  MASTER_HOST='backup_host',
  MASTER_USER='repl',
  MASTER_PASSWORD='password',
  MASTER_AUTO_POSITION=1;

混沌工程验证

通过Chaos Mesh或Gremlin定期注入故障，验证系统容错能力：

• 网络延迟：tc qdisc add dev eth0 root netem delay 100ms
• 节点宕机：docker kill -s SIGKILL [container_id]
• 磁盘IO异常：chaosd attack disk burn --read-percent 90

测试指标需满足：

• 故障检测时间<10秒
• 自动恢复率>99%
• 核心业务RT波动<30%