HA چیست؟ آموزش جامع High Availability در Fortinet، Sophos و QNAP

تصور کنید یک شرکت ۱۰۰ کاربر دارد و تمام ارتباط اینترنت، VPN و سرویس‌های امنیتی آن از یک فایروال عبور می‌کند. اگر همان فایروال خراب شود، بخش بزرگی از فعالیت سازمان متوقف خواهد شد.

در معماری HA، یک فایروال دوم در کنار دستگاه اصلی قرار می‌گیرد تا در صورت تشخیص خرابی معتبر، بتواند نقش دستگاه اصلی را بر عهده بگیرد. همین مفهوم در ذخیره‌سازی اطلاعات نیز کاربرد دارد؛ با این تفاوت که در NAS، هدف اصلی حفظ دسترسی به سرویس ذخیره‌سازی و داده‌هاست.

نکته مهم: HA به معنی صفرشدن قطعی نیست. مدت Failover، نوع Sessionها، روش همگام‌سازی، طراحی شبکه و رفتار کلاینت‌ها بر میزان وقفه تأثیر دارند.

۱. چرا سازمان‌ها به High Availability نیاز دارند؟

در زیرساخت سازمانی، تجهیزات شبکه، فایروال، ذخیره‌ساز، سرور و سرویس‌های نرم‌افزاری به یکدیگر وابسته‌اند. خرابی یک تجهیز می‌تواند چندین سرویس را هم‌زمان مختل کند.

HA برای سازمان‌هایی اهمیت بیشتری دارد که توقف سرویس باعث خسارت مالی، اختلال عملیات، قطع ارتباط شعب یا عدم دسترسی مشتریان می‌شود.

۲. معماری HA چگونه کار می‌کند؟

در یک معماری ساده دو عضوی، دستگاه‌ها از طریق ارتباطات کنترلی و همگام‌سازی وضعیت، شرایط یکدیگر را بررسی می‌کنند. اگر عضو فعال دچار خرابی شود، عضو جایگزین می‌تواند سرویس را تحویل بگیرد.

اجزای اصلی معماری HA عبارت‌اند از:

• Primary / Active: دستگاهی که سرویس اصلی را ارائه می‌دهد.
• Secondary / Auxiliary / Passive: عضو جایگزین یا عضو دوم کلاستر.
• Heartbeat: ارتباط برای تبادل وضعیت و بررسی سلامت اعضا.
• Synchronization: همگام‌سازی تنظیمات، داده یا اطلاعات Session متناسب با فناوری محصول.
• Failover: انتقال خودکار نقش در اثر تشخیص خرابی.
• Switchover: تغییر کنترل‌شده نقش‌ها بدون الزام به وقوع خرابی.
• Failback: بازگشت نقش‌ها به وضعیت ترجیحی پس از بازیابی، در صورت پشتیبانی و تنظیم این رفتار.

Heartbeat به‌تنهایی تضمین نمی‌کند که تمام اجزای شبکه سالم هستند. ممکن است دستگاه روشن باشد اما مسیر WAN، یک پورت مهم یا سرویس حیاتی آن از کار افتاده باشد. به همین دلیل Monitored Interfaceها و معیارهای تشخیص خرابی نیز باید درست طراحی شوند.

۳. تفاوت Active-Passive و Active-Active چیست؟

Active-Passive؛ یک عضو فعال و یک عضو آماده‌به‌کار

در این معماری، دستگاه اصلی ترافیک یا سرویس را ارائه می‌دهد و عضو دوم در حالت آماده‌به‌کار قرار دارد. در صورت خرابی عضو اصلی، عضو دوم نقش فعال را تحویل می‌گیرد.

مزیت: معماری ساده‌تر برای بسیاری از سناریوهای افزونگی و تمرکز روشن بر تداوم سرویس.

محدودیت: منابع عضو Passive در زمان عادی معمولاً برای پردازش بار کاربران استفاده نمی‌شود و باید توان تحمل کل بار را هنگام Failover داشته باشد.

Active-Active؛ مشارکت هر دو عضو در پردازش

در Active-Active هر دو عضو می‌توانند در پردازش ترافیک یا بار کاری مشارکت کنند. اما این به معنی تقسیم مساوی و بدون محدودیت تمام ترافیک نیست. روش توزیع بار به محصول، نوع Session و طراحی وابسته است.

مزیت: استفاده از ظرفیت دو عضو در سناریوهای پشتیبانی‌شده، همراه با افزونگی.

محدودیت: پیچیدگی بیشتر در طراحی، عیب‌یابی و مدیریت ظرفیت هنگام خرابی یک عضو.

نکته: همه محصولات هر سه برند، تمام حالت‌های HA را پشتیبانی نمی‌کنند. برای مثال، QNAP High Availability Manager در معماری موردبحث، Active-Passive است.

۴. اصطلاحات مهم در High Availability

RTO و RPO چه تفاوتی دارند؟

فرض کنید یک شرکت می‌خواهد در صورت خرابی سرویس، حداکثر طی ۱۰ دقیقه فعالیت خود را بازیابی کند. این هدف زمانی RTO است. اگر سازمان حداکثر از دست‌رفتن ۵ دقیقه اطلاعات را بپذیرد، RPO آن ۵ دقیقه خواهد بود.

HA به‌تنهایی RTO صفر یا RPO صفر را تضمین نمی‌کند. این اهداف به نوع سرویس، فناوری همگام‌سازی، فاصله داده‌ها و طراحی کامل زیرساخت بستگی دارند.

۵. HA در Fortinet چگونه کار می‌کند؟

Fortinet برای ایجاد کلاستر High Availability در FortiGate از پروتکل اختصاصی FGCP (FortiGate Clustering Protocol) استفاده می‌کند.

در این معماری، حداقل دو دستگاه FortiGate در یک کلاستر قرار می‌گیرند. طبق مستندات Fortinet، اعضای کلاستر باید از یک مدل یکسان، Firmware یکسان و پیکربندی سخت‌افزاری سازگار برخوردار باشند. همچنین دستگاه‌های یک کلاستر باید تحت حساب FortiCare یکسان ثبت شده باشند.

Active-Passive در FortiGate

در این حالت، یک FortiGate نقش Primary را دارد و ترافیک اصلی را پردازش می‌کند. دستگاه دوم نقش Secondary را دارد و برای جایگزینی آماده است. اگر خرابی مطابق معیارهای مانیتورینگ تشخیص داده شود، دستگاه دوم می‌تواند نقش Primary را تحویل بگیرد.

پیش‌نیازهای طراحی FortiGate HA

• دو دستگاه سازگار و ترجیحاً دقیقاً هم‌مدل
• Firmware یکسان و پشتیبانی‌شده
• ثبت دستگاه‌ها در حساب FortiCare یکسان
• اتصال Heartbeat مناسب و ترجیحاً مسیر افزونه
• بررسی پورت‌های تحت نظارت و لینک‌های WAN/LAN
• بررسی وضعیت Subscription و لایسنس هر عضو
• ظرفیت کافی عضو جایگزین برای تحمل بار کل شبکه

مراحل کلی راه‌اندازی FortiGate HA

1. مدل، نسخه FortiOS و وضعیت سخت‌افزاری دو دستگاه را بررسی کنید.
2. اتصالات Heartbeat را طبق راهنمای مدل طراحی کنید.
3. Group Name، Group ID و رمز کلاستر را مشخص کنید.
4. حالت Active-Passive یا Active-Active را انتخاب کنید.
5. اولویت دستگاه‌ها و Interfaceهای تحت نظارت را تعیین کنید.
6. کلاستر را تشکیل دهید و وضعیت انتخاب Primary را بررسی کنید.
7. Configuration Synchronization و وضعیت عضو Secondary را بررسی کنید.
8. در پنجره نگهداری، Failover کنترل‌شده را آزمایش کنید.

مسیر تنظیمات GUI در نسخه‌های FortiOS ممکن است تفاوت داشته باشد. همچنین تنظیمات CLI به مدل و طراحی وابسته است؛ بنابراین از کپی‌کردن یک کانفیگ عمومی روی شبکه عملیاتی خودداری کنید.

Session Pickup در FortiGate چیست؟

Session Pickup قابلیتی است که اطلاعات Sessionهای TCP را از عضو Primary به سایر اعضای کلاستر همگام می‌کند. اگر Primary از کار بیفتد، عضو جدید Primary می‌تواند با استفاده از جدول Session همگام‌شده، بسیاری از ارتباط‌های TCP را با وقفه کمتر ادامه دهد.

با این حال، Fortinet تصریح می‌کند که حفظ تمام Sessionها تضمین‌شده نیست و در شرایط نامناسب ممکن است بعضی ارتباط‌ها نیاز به برقراری مجدد داشته باشند. رفتار UDP، ICMP و Broadcast نیز با TCP یکسان نیست.

برای بررسی قابلیت‌های فایروال‌های سازمانی می‌توانید مشخصات FortiGate FG-400F و محصولات Fortinet در فرابرد تک را ببینید.

لایسنس FortiGate در کلاستر HA

۶. HA در Sophos XGS چگونه کار می‌کند؟

Sophos Firewall امکان ایجاد کلاستر High Availability با دو دستگاه سازگار را در دو حالت Active-Passive و Active-Active فراهم می‌کند. اعضای کلاستر با نقش‌های Primary و Auxiliary شناخته می‌شوند.

Active-Passive در Sophos

در Active-Passive، دستگاه Primary تمام ترافیک را پردازش می‌کند و Auxiliary در حالت آماده‌به‌کار است. اگر Primary از دسترس خارج شود، Auxiliary نقش فعال را تحویل می‌گیرد.

Active-Active در Sophos

در Active-Active هر دو دستگاه ترافیک را پردازش می‌کنند و Primary با روش‌های Load Balancing ترافیک را بین دو دستگاه توزیع می‌کند. Sophos این حالت را برای افزایش Throughput همراه با افزونگی معرفی می‌کند؛ اما هنگام خرابی یک عضو، دستگاه باقی‌مانده باید ظرفیت تحمل بار موردنیاز را داشته باشد.

پیش‌نیازهای Sophos XGS HA

• دو دستگاه سخت‌افزاری XGS یکسان و سازگار
• نسخه Firmware و Build سازگار و یکسان
• ثبت هر دو دستگاه در Sophos Fusion
• اتصال و انتخاب رابط‌های HA موردنیاز
• بررسی Interfaceهای تحت نظارت
• تطبیق لایسنس‌ها با حالت Active-Passive یا Active-Active

مراحل کلی راه‌اندازی Sophos HA

1. مدل و Firmware هر دو XGS را بررسی کنید.
2. هر دو دستگاه را در Sophos Fusion ثبت کنید.
3. اتصال HA و رابط‌های موردنیاز را برقرار کنید.
4. نقش اولیه Primary و Auxiliary را مشخص کنید.
5. حالت Active-Passive یا Active-Active را انتخاب کنید.
6. در روش QuickHA یا Interactive مراحل پیکربندی را تکمیل کنید.
7. وضعیت کلاستر و Synchronization را بررسی کنید.
8. در پنجره نگهداری، Switchover و Failover را آزمایش کنید.

در نسخه‌های فعلی Sophos Firewall، برای مشاهده جزئیات کلاستر از مسیر زیر استفاده می‌شود:

برای مشاهده جزئیات از CLI نیز می‌توانید از دستور زیر استفاده کنید:

system ha show details

لایسنس Sophos در Active-Passive و Active-Active

شرایط لایسنس Sophos به حالت کلاستر و نوع پلتفرم وابسته است. طبق راهنمای فعلی Sophos برای فایروال‌های سخت‌افزاری:

• Active-Passive: اشتراک‌های امنیتی روی دستگاه Initial Primary فعال می‌شوند و به عضو Auxiliary همگام می‌شوند. هر دو دستگاه باید ثبت شوند.
• Active-Active: هر دو دستگاه به لایسنس‌های مستقل با نوع اشتراک یکسان نیاز دارند. تاریخ انقضای اشتراک‌ها ممکن است متفاوت باشد، اما نوع لایسنس‌ها باید تطبیق داشته باشد.

این تفاوت برای برآورد هزینه خرید دو دستگاه XGS بسیار مهم است. پیش از سفارش، وضعیت لایسنس، پشتیبانی و شرایط RMA را با قرارداد و مستندات همان نسخه بررسی کنید.

برای مقایسه مدل‌های پرکاربرد می‌توانید راهنمای Sophos XGS 2100، 2300، 3100 و 3300 و صفحه محصولات Sophos در فرابرد تک را مطالعه کنید.

۷. HA در QNAP چگونه کار می‌کند؟

در ذخیره‌سازهای QNAP، مفهوم HA با فایروال متفاوت است. هدف اصلی، کاهش توقف سرویس NAS در اثر خرابی دستگاه اصلی است.

QNAP راهکار High Availability Manager را برای ایجاد کلاستر دو عضوی Active-Passive در مدل‌های سازگار ارائه کرده است. در این معماری، NAS فعال سرویس‌دهی می‌کند و NAS دوم آماده تحویل‌گرفتن نقش اصلی است.

پیش‌نیازهای اصلی QNAP High Availability Manager

• دو NAS از مدل‌های پشتیبانی‌شده
• پردازنده و ظرفیت RAM مطابق الزامات یکسان
• تعداد و نوع پاور سازگار
• تعداد رابط‌های شبکه و کارت‌های توسعه مطابق الزامات
• دیسک‌های سازگار با تعداد و ظرفیت متناظر در Slotهای مشخص‌شده
• نسخه QuTS hero و High Availability Manager پشتیبانی‌شده
• بررسی شرایط لایسنس و سازگاری برنامه‌ها

این فهرست خلاصه است و جایگزین بررسی کامل Compatibility List رسمی QNAP نیست. پیش‌نیازهای دقیق ممکن است با نسخه و مدل تغییر کنند.

اتصالات شبکه در QNAP HA

در طراحی کلاستر، IP مربوط به Cluster نیز برای دسترسی منطقی کاربران در نظر گرفته می‌شود. آدرس‌دهی و توپولوژی نهایی باید مطابق راهنمای همان نسخه QNAP انجام شود.

مراحل کلی راه‌اندازی QNAP HA

1. دو NAS سازگار و مطابق پیش‌نیازهای رسمی آماده کنید.
2. از داده‌های موجود روی هر دو NAS نسخه پشتیبان مستقل تهیه کنید.
3. نسخه سیستم‌عامل و برنامه High Availability Manager را تطبیق دهید.
4. Heartbeat و Cluster Connectionها را طبق راهنمای رسمی متصل کنید.
5. آدرس‌های IP ثابت و IP کلاستر را مطابق طراحی تنظیم کنید.
6. در NAS منتخب وارد High Availability Manager شوید.
7. گزینه ایجاد کلاستر را انتخاب و NAS دوم را Pair کنید.
8. پس از تشکیل کلاستر، وضعیت Sync، Health و نقش اعضا را بررسی کنید.
9. Failover و Switchover را در پنجره نگهداری آزمایش کنید.

Quorum Server در QNAP چه کاربردی دارد؟

Quorum Server یک مرجع داوری کمکی برای تصمیم‌گیری بهتر کلاستر در زمان Failover و Switchover است. این سرویس وضعیت رابط‌های منتخب را بررسی می‌کند و به کاهش احتمال Split-Brain کمک می‌کند.

QNAP امکان استفاده از DNS Server یا Network Gateway را نیز به‌عنوان Quorum Server معرفی می‌کند؛ با این حال باید وابستگی کلاستر به دسترسی Quorum و پیامد قطع ارتباط با آن در طراحی لحاظ شود.

تفاوت NAS HA با VMHA در QNAP چیست؟

برای مطالعه تخصصی‌تر، مقاله High Availability در QNAP Virtualization Station 4 را ببینید.

همچنین برای بررسی نقش HA و Immutable Snapshot در سیستم‌عامل جدید کیونپ، مقاله QuTS hero h6.0 در QNAP را مطالعه کنید.

۸. مقایسه HA در Fortinet، Sophos و QNAP

این جدول مقایسه معماری‌های موردبحث است، نه مقایسه تمام قابلیت‌های HA در تمام نسخه‌ها و محصولات این سه شرکت.

۹. Split-Brain چیست و چرا خطرناک است؟

Split-Brain یکی از مشکلات مهم کلاسترهای HA است. در این وضعیت، دو عضو به دلیل قطع ارتباط یا اختلال در تشخیص وضعیت یکدیگر، هم‌زمان خود را عضو فعال یا اصلی تصور می‌کنند.

در فایروال، این وضعیت می‌تواند باعث اختلال در مالکیت آدرس‌ها، MAC و مسیرهای ترافیکی شود. در NAS، خطر ناسازگاری داده‌ها و اختلال در سرویس ذخیره‌سازی وجود دارد.

برای کاهش این ریسک باید ارتباط Heartbeat پایدار، مسیر ارتباطی مناسب، سازوکار داوری در محصولات پشتیبانی‌کننده و رویه بازیابی مشخص باشد.

در QNAP High Availability Manager، Quorum Server می‌تواند به تصمیم‌گیری کلاستر و کاهش احتمال Split-Brain کمک کند. البته فعال‌کردن Quorum بدون طراحی صحیح شبکه می‌تواند خود باعث Warning یا Failover ناخواسته شود.

۱۰. آیا HA همان Backup و Disaster Recovery است؟

خیر. این سه مفهوم مکمل یکدیگرند، اما وظایف متفاوتی دارند.

برای تکمیل این بخش، راهنماهای زیر در فرابرد تک منتشر شده‌اند:

• Snapshot در QNAP و محافظت از اطلاعات در برابر باج‌افزار
• بکاپ ضدباج‌افزار QNAP؛ Snapshot، WORM و Airgap+
• Airgap+ در QNAP و بکاپ ایزوله

۱۱. سناریوی عملی طراحی HA برای یک شرکت

فرض کنیم یک شرکت ۱۰۰ کاربر دارد، دو لینک اینترنت، چند شعبه، فایل‌سرور QNAP و چند ماشین مجازی. طراحی زیر می‌تواند نقطه شروع مناسبی برای بررسی باشد:

در این سناریو، فایروال‌ها تداوم امنیت و ارتباطات را پوشش می‌دهند، NASها در صورت پشتیبانی از HA سرویس ذخیره‌سازی را محافظت می‌کنند و Backup مستقل برای بازیابی اطلاعات در حوادث داده‌ای در نظر گرفته می‌شود.

نکته مهم: اگر هر دو فایروال به یک سوئیچ واحد، هر دو NAS به یک مسیر شبکه یا همه تجهیزات به یک UPS وابسته باشند، همان اجزا می‌توانند Single Point of Failure باشند. افزونگی باید در کل مسیر سرویس بررسی شود، نه فقط در دو دستگاه اصلی.

۱۲. چطور HA را آزمایش کنیم؟

نمایش وضعیت Connected یا Synchronized به‌تنهایی اثبات نمی‌کند که Failover در شرایط واقعی درست کار می‌کند. باید یک برنامه تست کنترل‌شده داشته باشید.

برای تست اولیه از Switchover کنترل‌شده استفاده کنید. قطع کابل Heartbeat یا خاموش‌کردن ناگهانی دستگاه در شبکه عملیاتی، بدون پنجره نگهداری و برنامه بازگشت، روش مناسبی برای آزمایش اولیه نیست.

۱۳. چه زمانی HA ارزش سرمایه‌گذاری دارد؟

قرار نیست هر شرکتی دو فایروال و دو NAS بخرد. تصمیم باید بر اساس هزینه توقف سرویس، سطح ریسک و اهداف RTO و RPO گرفته شود.

۱۴. اشتباهات رایج در طراحی High Availability

• فرض اینکه HA جای Backup را می‌گیرد: این تصور اشتباه است و می‌تواند باعث از دست‌رفتن اطلاعات شود.
• انتخاب دو مدل ناسازگار: پیش‌نیازهای سخت‌افزاری و Firmware باید بررسی شوند.
• نادیده‌گرفتن Heartbeat: ارتباط ناپایدار می‌تواند وضعیت کلاستر را مختل کند.
• نداشتن برق و مسیر مستقل: یک UPS یا سوئیچ مشترک می‌تواند نقطه خرابی مشترک باشد.
• تست‌نکردن Failover: کلاستر تست‌نشده، فقط روی کاغذ HA است.
• نادیده‌گرفتن لایسنس: شرایط هر برند و حالت HA متفاوت است.
• ظرفیت ناکافی عضو جایگزین: عضو دوم باید توان تحمل بار موردنیاز را داشته باشد.
• بی‌توجهی به Split-Brain: روش تشخیص و بازیابی کلاستر باید مشخص باشد.
• نادیده‌گرفتن شبکه بالادستی: سوئیچ، روتر، ISP، UPS و فیبر نیز باید در معماری دیده شوند.

۱۵. سؤالات متداول درباره HA

جمع‌بندی: HA یعنی طراحی برای روز خرابی

High Availability یکی از اصول مهم طراحی زیرساخت سازمانی است. هدف آن جلوگیری از خرابی تجهیزات نیست؛ هدف این است که خرابی یک عضو، کل سرویس سازمان را از دسترس خارج نکند.

در Fortinet و Sophos، HA برای تداوم پردازش امنیت و ترافیک شبکه استفاده می‌شود. در QNAP، HA برای کاهش توقف سرویس ذخیره‌سازی و انتقال نقش NAS اصلی به عضو جایگزین کاربرد دارد.

اما یک کلاستر حرفه‌ای فقط با خرید دو دستگاه ساخته نمی‌شود. سازگاری سخت‌افزار، Firmware، شبکه Heartbeat، همگام‌سازی، برق، ظرفیت، لایسنس، Backup و تست واقعی Failover همگی بخشی از طراحی هستند.

منابع رسمی و مستندات فنی

• Fortinet – FortiGate Clustering Protocol (FGCP)
• Fortinet – Session Pickup
• Sophos – About High Availability
• Sophos – Basic HA Configuration
• Sophos – HA Registration and Licensing
• Sophos – Manage HA
• QNAP – HA Core Concepts and Terms
• QNAP – Configuring a Quorum Server
• QNAP – Failover and Switchover
• QNAP – High Availability Manager Quick Start Guide

توجه: قابلیت‌ها، پیش‌نیازهای سخت‌افزاری، نسخه Firmware و شرایط لایسنس ممکن است بر اساس مدل و نسخه تغییر کنند. این مقاله راهنمای آموزشی و طراحی اولیه است و جایگزین بررسی Compatibility List و مستندات اختصاصی دستگاه نیست.