导读：在遭遇灾害时如何能保证信息系统能正常运行？弹性计算Region化部署和跨可用区容灾是一项非常复杂的课题。
本次分享将从如何选择Region出发，结合阿里云在Region化部署和跨可用区容灾的实践经验，分享多Region部署场景中如何使用阿里云弹性计算的最佳实践。
作者 | 阿里云弹性计算架构负责人 李钟
来源 | 弹性计算百晓生
Region和可用区介绍
该部分主要介绍Region和可用区，包括阿里云建设Region和可用区的原因、划分等。
Region（地域）与Available Zone（可用区）
Region（地域）：根据定义，Region是相互独立的地理区域，Region中包含多个Available Zone。可通过阿里云Region和可用区分布图直观了解。
Available Zone（可用区）：Available Zone是Region内网络和电力相互独立的区域，具有两个主要特点。第一，Available Zone网络和电力相互独立，具有故障隔离能力。当一个可用区内部网络、电力出现问题时，不会影响其他可用区。第二，相同Region内的可用区之间内网互通，通过高速网络连接，网络延迟低（ms级）。
即可用区之间有故障隔离，同时相同Region内的可用区之间网络延迟较低，可以将多个可用区视为整体提供服务，也为后续做跨可用区容灾提供了基础。
此处需要指明，并不是先规定了地域和可用区后才发现可支持高可用服务建设，而是在有高可用服务需求的基础上通过Region与可用区方式进行了资源划分。
如何选择Region？
选择一个Region有以下三点重要影响因素：
1、地域选择需要符合相应政策和法律合规性需要。例如向美国提供服务，要求对应数据与服务器资源必须在该国家内部，那么根据下方Region与可用区分布，只能申请美西、美东两处资源。
2、需要根据所需云产品在各个地域的功能开通情况和SLA选择合适区域。
3、一般选择距离用户更近且网络延迟更低的地域，保证用户快速接入。
虽然Region的选择看似条款化，但是实际选择时是更为简单直观的，较易得到最优选择。
阿里云Region与可用区分布
目前为止，阿里云公共云在全球建设21个地域63个可用区，资源正在快速增长中，未来将支持更多形态。
下图所示体现了阿里云在全球多个地理位置提供服务的能力，可见Region是一个地理概念。例如当用户在华北2（北京）Region购买资源时，对应的ECS、RDS产品的确是在该地域范围内。
目前Region与可用区分布较集中在中国，其他国家地区也有分布，在南美与非洲缺少Region建设，是后续的发展方向。
而Region的使用稍显复杂。与各个Region交会并不直接使用其名字，而是通过REGION_ID。REGION_ID看似杂乱，其实具有一定特点，可大致分为以下三种：
- 中国REGION_ID为cn-（城市名），如cn-hangzhou。
- 大面积国家REGION_ID为（国家代码）-（方位）-（编号），如USA-EAST-2。
- 其他地区REGION_ID为（地区）-（方位）-（编号）。
Endpoints和资源作用域
该部分介绍使用Region与可用区时需要关注的两个关键点：Endpoints和资源作用域。
Endpoints
Endpoints是调用ECS API的接入地址。
调用ECS API首先需要获取Endpoints，即需要知道需要调用的地域的域名，才能调用到相应服务。第二需要有AK，通过某种阿里云特定的算法对调用串做一些加签。如此便可以完成一次请求。
如下表所示，根据不同Region类型，Endpoints接入方式有如下三种：
1、中心域名Region，其接入点域名地址是ecs.aliyuns.com。此类老地域使用兼容模式只能通过中心域名接入，如cn-beijing。
2、Region化域名，其接入点为Region化域名地址ecs.${REGION_ID}.aliyuns.com。此类Region使用Region化域名调用，兼容中心域名接入，如cn-zhangjiakou。
3、不兼容中心域名接入的Region化域名，只能通过Region化域名地址
ecs.${REGION_ID}.aliyuns.com接入，如cn-heyuan。
针对以上三种类型Region的接入得到了最佳实践。非中心域名的地域，建议使用Region化域名地址ecs.${REGION_ID}.aliyuns.com。部分Region只能使用中心域名访问，后续会之间切换为Region化域名。
资源作用域
使用ECS过程中会有多种资源，每一种资源有其特定的作用域。
下表罗列了部分资源。如账号、角色、AK此类为全局性信息，所有Region共享。实例、云盘为可用区级别的概念，创建实例、云盘都需要选择一个特定的可用区，但是实例只能挂载相同可用区的云盘。快照、镜像资源、keypair、安全组的作用域均为Region，在Region内各个可用区均可访问。当需要跨Region使用快照、镜像资源时，需要先进行资源复制操作，在另一个Region上形成新资源才可以使用。
资源作用域并非规定成章，有时会存在变化，大部分时期是上述情况。
多可用区容灾和Region化部署
该部分介绍如何利用Region与可用区地域分布以及可用区电力、网络故障隔离和低延迟的特点实现多可用区容灾和Region化部署。
跨可用区容灾——冷备方式
冷备方式指两个可用区，一个主可用区运行，一个不运行作为备份。一旦运行中的可用区服务故障，部署并运行备份可用区。冷备方式较易实现，其缺点为主备切换耗时大（分钟级）。
单可用区提供服务：如下图所示，可用区a和可用区b同时提供两套服务，由单可用区提供服务。正常情况下可用区a提供服务，可用区b的ECS服务不进行部署和运行，对应的SLB没有流量。流量从DNS解析到可用区a的SLB，接入请求后SLB会分发到某个ECS。
RDS主备架构：两个ECS访问同一个RDS，RDS采用主备结构，主RDS提供读写服务，同时有一条路径自动同步数据到备RDS，保证两个可用区的数据一致性与及时性，为容灾切换提供基础。
无状态服务：ECS部署无状态服务，所有业务状态存储在数据库中或可从数据库恢复。如此才能在可用区a故障时将整个业务切换到可用区b。
故障恢复方案：可用区a、b存在电力、网络的物理隔离，延迟低，发生可用区级别故障时可切换可用区提供服务。可用区a发生问题时，部署并运行可用区b服务，RDS主备切换，可用区a恢复后可继续进行数据同步。切换DNS，可用区b SLB接收流量开始提供服务。
劣势：冷备方式比单纯的单个可用区提供服务有更强的容灾能力，但是其缺点是切换可用区启动ECS、启动服务等、运行SLB等等操作耗费一定时间，属于分钟级别的容灾。
跨可用区容灾——双活方式
双活容灾方式与冷备方式区别在于两个可用区同时运行，数据同步。一旦某一可用区服务故障，另一可用区继续提供服务。双活方式同样易于实现，且主备切换耗时低（s级）。
双可用区同时提供服务：如下图所示，有可用区a和可用区b同时提供两套服务。SLB同时挂载两个可用区的ECS服务，每个可用区的SLB需要将请求分发给两个可用区的ECS。
RDS主备架构：自动同步数据，保证两个可用区的数据一致性与及时性。正常情况下两可用区服务均访问RDS主节点。
无状态服务：ECS部署无状态服务，所有业务状态存储在数据库中或可从数据库恢复。
故障恢复方案：当一个可用区发生问题时，RDS可自动主备切换。DNS定时检测SLB状态，屏蔽故障可用区，SLB定时检测ECS服务状态，屏蔽故障服务。该场景下大部分检测自动实现，部分复杂场景下可能需要手动确认故障，但是该切换过程迅速，可实现秒级切换。
以上两种跨可用区容灾方式较为实用、常见，实现条件均是可用区之间具备网络、电力的物理隔离以及低延迟特点。
跨Region部署
此处仅介绍较为简单的跨Region部署模式。
首先进行地域划分。Region化部署完成后，每个Region中由可用区容灾的集群保证高可用性。但是客户端调用地域时一个Region不能支持所有用户与资源访问。因此首先需要根据用户或者资源所属地域进行划分，通过DNS服务获取Region化地址。该DNS可能是阿里云提供的服务或其他服务，DNS根据用户或资源返回相应的Region化地址。
例如某用户访问Region 1，则调用Region 1的服务提供相应支持，某用户访问Region 2，则调用Region 2的服务提供相应支持。
Region内双可用区容灾。地域划分完成后，当可用区级别问题扩大到Region级别问题场景下，并未提供Region级别容灾能力，但是提供了隔离能力。例如当Region1发生问题，无法切换到Region2进行容灾，但是可以实现隔离，当Region 1出现问题时Region 2不受影响，即能够保存一部分工作服务的能力。
若需要提供Region级别容灾能力，需要实现跨Region的数据同步或复制，将一个Region的数据、用户状态等复制到另一个Region，即可实现Region切换。如此将更加复杂。Region级别容灾等复杂方案此处不做介绍，有兴趣者可自行查阅资料。
故障影响和恢复。用户最终选择的容灾方式、故障隔离级别、故障恢复方案等需要根据自身业务需求、实现难度与故障概率等进行判断，选择最适合自身业务的方案。
综上所述，本次分享介绍了Region、可用区的定义、故障隔离与低延迟特性、关键点以及跨可用区容灾等基本概念。大家可以利用阿里云的基础架构以及业务相应支持提高服务可用性，在一定级别实现容灾，提供更好的服务。
感兴趣的同学可通过学习更加具体的场景下不同跨可用区容灾方案，更加深入了解跨Region容灾。
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