Qu’est-ce que la haute disponibilité ?

Le principe fondamental qui sous-tend la haute disponibilité (HA) est l'identification et l'élimination systématiques des points de défaillance uniques au sein de l'infrastructure, qui comprennent le matériel, les logiciels, la mise en réseau, le stockage et les sources d'alimentation.

En architecturant les systèmes avec des mécanismes intégrés de redondance et de résilience, HA vise à empêcher les pannes localisées de se transformer en cascade en temps d'arrêt perceptible, maintenant ainsi un niveau élevé de performance opérationnelle et garantissant la disponibilité constante des services en cas de besoin.

L'efficacité d'une stratégie de haute disponibilité est généralement quantifiée par le pourcentage de temps de fonctionnement atteint sur une période spécifique, souvent exprimé en utilisant la notation « neuf » (par exemple, 99,9 % ou « trois neuf », 99,99 % ou « quatre neuf », etc.), ce qui signifie que le temps de fonctionnement est proche de 100 %.

Fonctionnalités clés de la haute disponibilité

La haute disponibilité n'est pas un produit ou un effort unique, mais plutôt un résultat obtenu grâce à la mise en œuvre de plusieurs caractéristiques techniques fondamentales et de principes de conception qui fonctionnent ensemble pour assurer la résilience et la continuité du système. Les fonctionnalités les plus critiques qui sous-tendent un environnement HA sont les suivantes :

• accrue. Il s’agit de la pierre angulaire de la haute disponibilité (HA). Il s’agit de dupliquer des composants critiques au sein de l’infrastructure informatique, tels que les serveurs, les périphériques de stockage, les chemins réseau et les alimentations. En cas de défaillance d’un composant, une contrepartie redondante est prête à reprendre sa fonction, évitant ainsi un point de défaillance unique.
   
• Fail-over automatique Lorsqu'une panne est détectée dans un composant principal, un système HA doit basculer automatiquement et de manière transparente les opérations vers le composant redondant (de secours).
   
• Détection fiable des pannes : Pour déclencher un basculement automatique, le système doit d'abord détecter de manière fiable qu'une panne s'est produite. Cela s'effectue généralement par le biais d'une surveillance continue, souvent à l'aide de mécanismes de « pulsation » où les composants vérifient régulièrement l'état de chacun.
   
• Réplication et synchronisation des données : Pour les applications et les systèmes qui gèrent des données, comme les bases de données, le simple basculement vers un serveur de secours ne suffit pas ; les données doivent également être disponibles et cohérentes sur le système de secours.

Ensemble, ces fonctionnalités clés permettent aux systèmes de résister aux défaillances des composants, de gérer la maintenance avec élégance et d’offrir les performances opérationnelles continues attendues d’un service hautement disponible.

La mise en œuvre de la haute disponibilité offre des avantages considérables qui vont bien au-delà de la robustesse technique, avec un impact direct sur les opérations commerciales, la satisfaction des clients et les performances financières.

L'avantage le plus immédiat et le plus significatif est la réduction drastique des temps d'arrêt du système. En minimisant les interruptions dues à des défaillances de composants inattendues et aux fenêtres de maintenance planifiées nécessaires, la haute disponibilité garantit que les applications et services critiques restent constamment opérationnels et accessibles.

En outre, la réduction des temps d'arrêt a des implications financières et opérationnelles positives importantes. Il protège directement contre les pertes de revenus souvent subies lors des pannes, comme la perte de ventes e-commerce ou les échecs de transactions, et empêche les chutes coûteuses de la productivité des employés lorsque les systèmes essentiels ne sont pas disponibles.

Une disponibilité constante du système protège la réputation durement gagnée d'une organisation, en empêchant la publicité négative, la frustration des clients et les dommages potentiels de la marque souvent associés aux pannes de service.

Composants haute disponibilité

Pour atteindre une haute disponibilité, il est nécessaire d’assembler une infrastructure résiliente en combinant des composants matériels et logiciels spécialisés conçus pour éliminer les points de défaillance uniques et faciliter la récupération automatique.

Bien que la configuration spécifique varie en fonction des besoins de l'application et du budget, plusieurs types de composants clés forment généralement les blocs de construction d'une architecture HA :

• Serveurs redondants : L’utilisation de plusieurs serveurs physiques ou virtuels, souvent regroupés en clusters. Dans les configurations courantes, comme active-passive ou active-active, si un serveur tombe en panne ou nécessite une maintenance, un autre serveur est prêt à reprendre immédiatement sa charge de travail, assurant ainsi un traitement continu des applications.
   
• Load balancers : Ces appliances matérielles ou modules logiciels répartissent le trafic réseau entrant et les demandes applicatives sur le groupe de serveurs d'un cluster. Cela permet d’éviter la surcharge d’un serveur, d’améliorer la réactivité et, surtout, de rediriger automatiquement le trafic vers des serveurs défaillants ou mis hors ligne.
   
• Stockage redondant : Utiliser des systèmes de stockage conçus pour la résilience. Cela inclut souvent des fonctions de redondance internes comme le RAID (Redundant Array of Independent Disks) au sein d’une unité de stockage et implique fréquemment la réplication de données entre des systèmes de stockage physiques distincts (à l’aide de fonctions de réplication SAN/NAS ou d’un logiciel de réplication basé sur l’hôte) pour garantir que les données restent accessibles même en cas de défaillance du stockage principal.
   
• Infrastructure réseau redondée : Mise en œuvre de la duplication dans les chemins réseau. Cela implique l'utilisation de plusieurs cartes d'interface réseau (NIC) dans les serveurs, de commutateurs et de routeurs réseau redondants, et la configuration de plusieurs liens physiques entre les périphériques pour s'assurer qu'une seule coupure de câble réseau ou panne de périphérique n'isole pas les systèmes critiques.
   
• Alimentations électriques fiables : Assurer une alimentation continue par des onduleurs (UPS) fournit une sauvegarde immédiate pendant de brèves fluctuations ou pannes de courant, assurant un fonctionnement ininterrompu. Pour des durées plus longues, des générateurs de secours sont souvent utilisés. La protection de la source d'alimentation est essentielle pour maintenir l'état de fonctionnement de tous les autres composants HA.

La combinaison et la configuration exactes de ces composants dépendent fortement des exigences spécifiques en matière de disponibilité, des objectifs de temps de récupération (RTO), des objectifs de point de récupération (RPO) et du budget du système protégé.

La haute disponibilité ne consiste pas seulement à disposer d’un matériel de sauvegarde, il s’agit d’un processus automatisé et dynamique conçu pour maintenir la continuité du service en cas de panne. Il repose sur l’interaction constante entre des composants redondants, une surveillance continue et une orchestration logicielle intelligente au sein d’un cadre souvent appelé cluster.

Dans une configuration HA typique, si l’on considère ce que l’on entend par cloud computing avec HA, plusieurs serveurs (nœuds) sont configurés pour fonctionner ensemble, avec des chemins de stockage et de réseau potentiellement redondants.

En fonctionnement normal, les applications critiques s’exécutent sur un nœud principal (ou sur plusieurs nœuds actifs) tandis que les données sont répliquées en continu vers un ou plusieurs nœuds de secours.

La clé de la haute disponibilité réside dans une vigilance constante : les nœuds du cluster surveillent en permanence l'état de santé des autres, souvent à l'aide de signaux de « pulsation » : des messages réseau réguliers qui confirment qu'ils sont vivants et fonctionnent correctement. Des contrôles d'intégrité spécifiques à l'application peuvent également être effectués pour s'assurer que les services eux-mêmes sont réactifs.

Lorsqu'un nœud cesse d'envoyer des pulsations ou échoue à une vérification d'intégrité critique au-delà d'un seuil défini, le logiciel de clustering détecte cette défaillance. Cette détection déclenche automatiquement le processus de basculement.

L’ensemble du processus, de la détection à la reprise du service sur le nœud de basculement, est conçu pour se dérouler automatiquement et rapidement, souvent en quelques secondes ou minutes, en fonction de la configuration et de l’application.

Bien que la haute disponibilité et la reprise après sinistre soient des composants essentiels d'une stratégie de continuité d'activité robuste, lorsqu'on pense à ce qu'est le public cloud , elles servent des objectifs distincts et répondent à différents types de scénarios de panne.

Comprendre leurs différences est essentiel pour une protection complète. La haute disponibilité se concentre principalement sur la prévention des interruptions de service résultant de défaillances localisées, telles qu'une panne d'un serveur unique, une défaillance d'un composant de stockage ou une application qui ne répond plus dans un centre de données ou des zones de disponibilité du cloud étroitement liées.

Il y parvient grâce à un basculement automatique sur incident vers des composants redondants fonctionnant au sein de la même infrastructure générale, visant un temps d'arrêt minimal à nul (RTO très faible) et une perte de données minimale à nulle (RPO très faible). 

À l’inverse, la reprise d’activité se prépare à des événements catastrophiques à grande échelle qui pourraient rendre inutilisables l’ensemble d’un datacenter ou d’une installation primaire. Pensez aux incendies, inondations, tremblements de terre ou aux pannes de courant majeures qui pourraient affecter toute une zone.

La réalisation d'une haute disponibilité complète lorsque l'on considère ce qu'implique un serveur virtuel nécessite plus que de se concentrer sur une seule application ou un seul serveur ; elle nécessite une approche multicouche, intégrant la résilience dans toute la pile de l'infrastructure informatique.

Négliger une couche peut créer un point de défaillance unique qui sape l'ensemble de l'effort. Les principes de la haute disponibilité sont appliqués dans divers domaines technologiques, ce qui est crucial lorsque l'on considère ce qu'implique un VPC cloud, car nous nous efforçons de construire un système vraiment robuste.

Au niveau physique de base et au niveau du réseau, la haute disponibilité implique la mise en œuvre de la redondance dans l'infrastructure principale. Cela comprend l'utilisation d'alimentations électriques redondantes (soutenues par des onduleurs et potentiellement des générateurs), de plusieurs cartes d'interface réseau (NIC) dans les serveurs, de commutateurs et de routeurs réseau redondants souvent configurés en paires de basculement (à l'aide de protocoles comme HSRP ou VRRP) et de divers chemins réseau physiques pour prévenir la perte de connectivité.

Les pare-feu sont également couramment déployés par paires HA pour garantir que les contrôles de sécurité restent actifs en cas de panne.

En remontant la pile, la disponibilité du serveur est essentielle. Cela passe souvent par le clustering de serveurs, soit avec des machines physiques, soit, plus couramment aujourd’hui, à l’aide de fonctionnalités de plateforme de virtualisation (comme le clustering avec basculement VMware vSphere HA ou Hyper-V).

Maintien de la haute disponibilité

La mise en œuvre d'une solution à haute disponibilité est un début, mais s'assurer de son efficacité continue nécessite une attention continue, une gestion proactive et une validation régulière.

La haute disponibilité n’est pas une technologie « à régler et à oublier » : elle exige une diligence constante bien après la configuration initiale pour garantir son fonctionnement comme prévu lorsqu’une panne se produit inévitablement. Le maintien de l'HA implique plusieurs activités clés :

• tests réguliers ; Il s’agit sans doute de l’aspect le plus critique de la maintenance HA. Il est essentiel d’effectuer régulièrement des tests contrôlés de basculement et de retour arrière (exercices) pour vérifier que les mécanismes automatisés fonctionnent correctement, que les procédures de récupération sont précises et comprises par le personnel et que le système récupère dans les délais prévus.
   
• Monitoring et alertes en continu : Une surveillance vigilante et permanente de tous les composants de l'écosystème HA (notamment l'état des serveurs, la connectivité réseau, l’état du stockage, la latence et l'intégrité de la réplication des données, ainsi que la réactivité des applications) est fondamentale. Des systèmes d’alerte robustes doivent être configurés pour avertir rapidement le personnel informatique approprié.
   
• Gestion rigoureuse des correctifs et mises à jour : Il est essentiel de maintenir à jour les systèmes d'exploitation, les applications et les logiciels HA avec des correctifs de sécurité et des mises à jour fonctionnelles. Cependant, l'application de correctifs doit être effectuée méticuleusement dans un environnement HA afin d'éviter de provoquer des temps d'arrêt par inadvertance.
   
• Gestion de la configuration et cohérence : Il est essentiel de s'assurer que les paramètres de configuration (y compris le système d'exploitation, les applications, les stratégies de sécurité et les paramètres logiciels de haute disponibilité) restent identiques et synchronisés sur tous les nœuds redondants.

L’exécution cohérente de ces activités de maintenance transforme la haute disponibilité d’une capacité théorique en une réalité opérationnelle fiable. Cet effort continu garantit que l'investissement initial continue à fournir une protection pour les services commerciaux critiques, une nécessité pour les organisations du monde entier.