轉(zhuǎn)載設(shè)計(jì)反模式之架構(gòu)設(shè)計(jì)

2018-5-8    博博

背景

 

下圖所示線上故障,你的產(chǎn)品線是否曾經(jīng)中招或者正在中招?同樣的問題總是在不同產(chǎn)品線甚至相同產(chǎn)品線不同系統(tǒng)重復(fù)上演,這些故障有個共同特點(diǎn),就是線下常規(guī)測試很難發(fā)現(xiàn),即便線上驗(yàn)證也不易暴露。但是總是在“無變更安全日”悄然爆發(fā),嚴(yán)重影響系統(tǒng)穩(wěn)定性指標(biāo)。



面對這些看似并無規(guī)律的故障,Case by case的分析無疑是低效而且不系統(tǒng)的,無法全面掃除穩(wěn)定性測試盲區(qū),也無法阻止悲劇在其他產(chǎn)品線再一次發(fā)生。為此筆者把問題聚類,根據(jù)問題特點(diǎn)尋求通用測試手段,并在產(chǎn)品線各個系統(tǒng)落地驗(yàn)證,效果顯著,現(xiàn)把個人經(jīng)驗(yàn)融合前輩經(jīng)驗(yàn)產(chǎn)出,供大家參考,有則改之,無則加勉。

首先,為了讓大家更好了解這些故障對業(yè)務(wù)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響程度,需了解下何為穩(wěn)定性,衡量指標(biāo)就是系統(tǒng)可用性= MTBF / (MTBF + MTTR) , 其中MTBF, Mean Time Between Failure, 是平均無故障時間, 而MTTR, Mean Time To Repair,是平均修復(fù)時間,參考下表更加直觀。

從如上數(shù)字看,5個9的故障時間月故障時間只有25s,3個9的可用性月故障時間也只有40多分鐘,回想我們平時處理過的線上問題,開發(fā)和測試質(zhì)量把控不過關(guān),然后再把期望寄托在半人肉處理故障的運(yùn)維團(tuán)隊(duì),顯然無法達(dá)到線上產(chǎn)品穩(wěn)定性要求。

為了保障系統(tǒng)穩(wěn)定性,提前消除風(fēng)險(xiǎn)勢在必行。產(chǎn)品質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)類型很多,產(chǎn)品研發(fā)流程的各個階段都可能引入和存在風(fēng)險(xiǎn),每個階段的風(fēng)險(xiǎn)的類型和發(fā)現(xiàn)手段都不盡相同,為此產(chǎn)出如下風(fēng)險(xiǎn)模型。按照風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的階段及原因,風(fēng)險(xiǎn)類型可分為:架構(gòu)設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)、編碼風(fēng)險(xiǎn)、安全風(fēng)險(xiǎn)、流程規(guī)范風(fēng)險(xiǎn)、運(yùn)維風(fēng)險(xiǎn)和監(jiān)控風(fēng)險(xiǎn)。


本文主要講解架構(gòu)設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn),接下來介紹的每個風(fēng)險(xiǎn)都會說明風(fēng)險(xiǎn)定義,影響,以及通過什么技術(shù)手段來進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識別,最后總結(jié)風(fēng)險(xiǎn)消除方案。另外每個風(fēng)險(xiǎn)都會有具體的例子來講解,這些例子都是發(fā)生在百度內(nèi)部的真實(shí)故事。


架構(gòu)設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)


架構(gòu)設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)是QA最容易忽略的,該類風(fēng)險(xiǎn)出現(xiàn)在研發(fā)階段的早期,我們都知道缺陷越早的暴露后期研發(fā)的維護(hù)成本越低,而且一旦架構(gòu)設(shè)計(jì)上出現(xiàn)了問題,影響面是涉及整個模塊甚至系統(tǒng)的,修復(fù)代價(jià)必然非常高,因此對于架構(gòu)設(shè)計(jì)的風(fēng)險(xiǎn)更要提前了解和避免。

根據(jù)既往經(jīng)驗(yàn),架構(gòu)設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)大概可以分為以下幾個維度:交互、依賴、耦合。

交互類常見風(fēng)險(xiǎn):重復(fù)交互、高頻交互、冗余/無用交互、接口不可重用、超時重試設(shè)置不合理、IP直連、跨機(jī)房等。

依賴類常見風(fēng)險(xiǎn):不合理強(qiáng)弱依賴、無效依賴、忽略第三方依賴、緩存依賴失效等。

耦合類常見風(fēng)險(xiǎn):架構(gòu)耦合不合理、緩存耦合不合理等。


一、重復(fù)交互

1、風(fēng)險(xiǎn)定義

在一次業(yè)務(wù)請求中,系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)起了多次完全相同的網(wǎng)絡(luò)交互,即存在重復(fù)交互風(fēng)險(xiǎn)。從交互層級和上下游來說,重復(fù)交互有兩類,整個業(yè)務(wù)請求范圍內(nèi)的重復(fù)和同層重復(fù),其中同層重復(fù)交互的上下游也是相同的,本文更多關(guān)注的是整個業(yè)務(wù)請求范圍內(nèi)的重復(fù)交互。通常在一次業(yè)務(wù)請求中,為了提升性能和負(fù)載,盡量避免或者降低重復(fù)交互次數(shù)。

2、風(fēng)險(xiǎn)影響

重復(fù)交互增加接口耗時,降低接口性能,當(dāng)重復(fù)的是跨機(jī)房交互會使得性能急劇下降影響系統(tǒng)穩(wěn)定性,增加對下游服務(wù)的壓力(模塊壓力增加一倍,下游服務(wù)壓力增加幾倍)。

3、風(fēng)險(xiǎn)識別

如果兩個交互具有完全相同的請求服務(wù)對象(尤其是mysql、redis、memcache這類數(shù)據(jù)存儲服務(wù))、請求數(shù)據(jù)、返回?cái)?shù)據(jù),那么這兩個交互就判定為重復(fù)交互;對于獲取不到交互數(shù)據(jù)時也可以通過數(shù)據(jù)包size進(jìn)行初判。這里可以借助開源trace系統(tǒng),采集業(yè)務(wù)測試時的調(diào)用鏈信息,根據(jù)上面的判斷規(guī)則進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)自動識別。

4、風(fēng)險(xiǎn)消除

在對實(shí)時性要求可控的前提下,將第一次查詢信息緩存下來。


  • 真實(shí)案例一:系統(tǒng)間重復(fù)交互。11次重復(fù)請求session,對于前端一次請求就要對session模塊產(chǎn)生幾十倍的流量沖擊,所有這些交互都是完全重復(fù)的,極大的降低的了接口性能和session的負(fù)載能力。


  • 真實(shí)案例二:mysql/redis重復(fù)交互。mysql/redis作為系統(tǒng)中性能瓶頸,這樣的重復(fù)請求無疑加速了其性能瓶頸的到達(dá)。


二、高頻交互

1、風(fēng)險(xiǎn)定義

一次用戶發(fā)起的請求,如果在模塊之間的交互次數(shù)完全依賴于后端返回的數(shù)據(jù)條數(shù),會給下游造成極大壓力的同時,也降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。相同業(yè)務(wù)請求的模塊交互次數(shù)多少不一,原因通常是代碼中循環(huán)操作內(nèi)部存在網(wǎng)絡(luò)交互,總交互次數(shù)受到循環(huán)迭代的次數(shù)影響。這樣的情況在模塊上線初期,可能因?yàn)閿?shù)據(jù)量比較小、pv比較小很容易被人忽視,當(dāng)某天上線一些大數(shù)據(jù)、大客戶,將會給予致命一擊。

2、風(fēng)險(xiǎn)影響

循環(huán)請求次數(shù)過多會導(dǎo)致下游壓力倍增(前端pv增加一倍,后端pv增加幾十倍),接口性能不穩(wěn)定,降低系統(tǒng)處理能力。系統(tǒng)穩(wěn)定性完全依賴于數(shù)據(jù)的代碼邏輯非常脆弱,當(dāng)遇到某一個大數(shù)據(jù)時將會出現(xiàn)模塊假死、系統(tǒng)雪崩、功能失敗。

3、風(fēng)險(xiǎn)識別

基于上游傳來的數(shù)據(jù)或某個子請求返回的數(shù)據(jù)量(通常是一個數(shù)組),針對每個數(shù)組元素進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)請求,遍歷并沒有錯,但是要對這個遍歷的數(shù)組元素個數(shù)有限制,否則循環(huán)遍歷的次數(shù)就完全依賴于數(shù)據(jù)。這里也可以借助開源trace系統(tǒng),采集業(yè)務(wù)測試時的調(diào)用鏈信息,根據(jù)上面的判斷規(guī)則進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)自動識別。

4、風(fēng)險(xiǎn)消除

數(shù)據(jù)量要可控,結(jié)合產(chǎn)品業(yè)務(wù)需求,比如請求返回結(jié)果要有上限;批量請求替代逐個請求。


  • 真實(shí)案例:查詢某商戶物料詳情,當(dāng)該商戶擁有大量物料,就出現(xiàn)了如下場景,用戶的一次查詢就造成服務(wù)與db之間156次交互,那該接口的性能就可想而知了,平均耗時都在3s+,用戶體驗(yàn)極差。



三、冗余/無用交互

1、風(fēng)險(xiǎn)定義

交互依賴的數(shù)據(jù)已出現(xiàn)異常,還繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)交互,使得后續(xù)的交互是沒有任何意義的冗余交互。這些依賴的數(shù)據(jù),可能是上游傳遞而來,也可能是與下游模塊請求得來。

2、風(fēng)險(xiǎn)影響

冗余交互會占用系統(tǒng)資源,降低接口性能,從而影響系統(tǒng)穩(wěn)定性和性能。

3、風(fēng)險(xiǎn)識別

如果交互A依賴數(shù)據(jù)B(比如交互A的請求數(shù)據(jù)中需要傳入B),在B異常(比如數(shù)據(jù)為空、null、false等)情況下,還是發(fā)生了交互A,那么就認(rèn)為A是冗余交互;如果操作A依賴于操作B的成功執(zhí)行,當(dāng)B異常時,還是發(fā)生了操作A,那么A也認(rèn)為是冗余交互。可以借助開源trace系統(tǒng),采集業(yè)務(wù)測試時的調(diào)用鏈信息,根據(jù)上面的判斷規(guī)則進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)自動識別。

4、風(fēng)險(xiǎn)消除

代碼中增加異常邏輯判斷:當(dāng)交互依賴的數(shù)據(jù)異常時不進(jìn)行該交互。


  • 真實(shí)案例:如下調(diào)用鏈正常場景是先查詢團(tuán)單list,然后用團(tuán)單list去查詢每個團(tuán)單的優(yōu)惠。但是當(dāng)查詢團(tuán)單列表為空時,就沒有必要再調(diào)用marketing查詢團(tuán)單的優(yōu)惠信息了,應(yīng)該立即返回錯誤碼。這里增加無效交互無疑降低了接口性能。



四、接口不可重入

1、風(fēng)險(xiǎn)定義

相同請求發(fā)給模塊再次處理,不能保證結(jié)果一致,符合預(yù)期。

2、風(fēng)險(xiǎn)識別

相同請求,模塊返回結(jié)果不一致亦或重復(fù)寫操作產(chǎn)生臟數(shù)據(jù)。這里可以利用錄制工具,重放請求,驗(yàn)證結(jié)果正確性。

3、風(fēng)險(xiǎn)消除

對于防重入可總結(jié)三點(diǎn),前端加入防重復(fù)點(diǎn)擊設(shè)置,接口層加入鎖機(jī)制,db層需要加入唯一鍵設(shè)置。



  • 真實(shí)案例

在商家會員卡充值購買的流程中,nmq故障情況下,購買結(jié)果頁顯示充值失敗,但是卡中余額卻一直在直線增加,原因是充值接口沒有做到可重入,這個case幸好在線下及時發(fā)現(xiàn),否則后果不堪設(shè)想。

商家會員卡涉及到的購買流程如右下圖所示:



用戶提交訂單并且錢包處理完成后,錢包回調(diào)交易模塊的payresult接口,交易模塊驗(yàn)證通過之后,會調(diào)用商家會員卡的rechargemoney接口給商家會員卡充值。為了提高充值接口的可用性,與交易模塊有個約定了一個機(jī)制:若調(diào)用rechargemoney返回的errno不為0 ,則投入nmq重試三分鐘,三分鐘之內(nèi)的重試均沒有成功,才觸發(fā)自動退款。商家會員卡模塊的充值接口rechargemoney的流程圖如下圖所示:



在rechargemoney接口處理過程中,有一個防頻繁重入的判定redis鎖過程,expireTime設(shè)置時間為10s,10s內(nèi)會攔截過來的重復(fù)請求,直接返回。

上述過程可以看到,前端是有無限重試策略的,因此可以認(rèn)為前端無防重入,那么看接口層鎖機(jī)制,重試時間3min明顯大于鎖有效時間10s,因此相同請求10s后鎖機(jī)制也失效,再看db層,插入order_id和其他營銷信息,數(shù)據(jù)庫中并沒有設(shè)置order_id為唯一鍵,因此該接口徹底失守,沒有做到可重入,相同訂單可以重復(fù)插入成功,從而導(dǎo)致業(yè)務(wù)表現(xiàn)為同一訂單多次重復(fù)充值。

對于該案例,改進(jìn)方案是首先將鎖有效時間設(shè)置大于一切來源的重試時間,其次在db充值記錄表中將orderid設(shè)置為主鍵,雙重保護(hù)該接口做到可重入。


五、超時設(shè)置不合理

1、風(fēng)險(xiǎn)定義

顧名思義,就是超時并沒有根據(jù)系統(tǒng)真實(shí)表現(xiàn)科學(xué)的設(shè)置。

2、風(fēng)險(xiǎn)影響

就像下圖化學(xué)反應(yīng)一樣,不合理的超時實(shí)際設(shè)置并不會產(chǎn)生真正影響,但是遇到網(wǎng)絡(luò)故障,依賴超時時,后果不堪設(shè)想。



模塊交互必設(shè)超時,這是基本要求,但是超時設(shè)置過長、過短可能會適得其反。不合理超時設(shè)置主要表現(xiàn)為①交互超時時間設(shè)置過長,比如5s甚至10s的超時②下游超時時間大于上游超時時間。

交互超時重試時間過長,在下游偶爾出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)抖動時連接被hang住,接口耗時增加,并且降級模塊處理能力。下游超時>上游超時,上游超時后斷開連接引發(fā)重試,下游還在繼續(xù)上次運(yùn)算(此時已經(jīng)沒有意義),下游負(fù)載增加N倍(取決于重試次數(shù)設(shè)置和發(fā)生重試的層數(shù)),使得系統(tǒng)性能急劇下降甚至雪崩。

3、風(fēng)險(xiǎn)識別

①超時時間設(shè)置過長(比如數(shù)據(jù)庫connect超時1s,模塊讀寫超時5s)

②下游超時時間大于上游超時時間。

4、風(fēng)險(xiǎn)消除

從系統(tǒng)整體考慮,并且結(jié)合重試和本模塊計(jì)算時間的影響。下游超時<上游超時;超時時間不宜過長,根據(jù)下游接口性能設(shè)置;對于弱依賴的服務(wù)交互,超時時間更不能過長,以免弱依賴阻塞主流程。


  • 真實(shí)案例:如下圖,該接口調(diào)用redis超時時間超過2s,然而Redis性能極好,單線程阻塞性server,這種長耗時會阻塞其他請求,很容易引起系統(tǒng)雪崩,應(yīng)該把redis連接超時時間修改適當(dāng)小。



六、重設(shè)置不合理

1、風(fēng)險(xiǎn)定義

顧名思義,就是重試并沒有根據(jù)系統(tǒng)真實(shí)表現(xiàn)科學(xué)的設(shè)置。

2、風(fēng)險(xiǎn)影響

任何網(wǎng)絡(luò)交互都可能失敗,為了保證最終交互成功,通常交互失敗/超時、數(shù)據(jù)錯誤后再次與該模塊交互,即發(fā)生了重試。重試的次數(shù)設(shè)置不當(dāng),輕者交互成功率不達(dá)標(biāo),業(yè)務(wù)失敗率增高,嚴(yán)重者引發(fā)系統(tǒng)雪崩。

3、風(fēng)險(xiǎn)識別

查看框架配置文件中重試次數(shù)配置,是否簡單粗暴的經(jīng)驗(yàn)值設(shè)定重試次數(shù),比如一律重試3次,查看代碼中邏輯控制的重試限制(這種很隱蔽)。

4、風(fēng)險(xiǎn)消除

相對于固定的重試序列,隨機(jī)重試序列也可能給系統(tǒng)帶來風(fēng)險(xiǎn),例如可能會降低下游模塊的cache命中率,降低系統(tǒng)性能,甚至引起雪崩。

評估重試機(jī)制:

1) 真的需要在每一層都努力重試嗎?

2) 真的需要這么多次重試嗎?

3) 真的需要在連接,寫,讀這三者失敗后都重試嗎?

  • 按照業(yè)務(wù)需求和模塊性能設(shè)置重試次數(shù)

  • 弱依賴不用重試也可以

  • 下游模塊性能好,基本不會超時,也可以不重試

  • 大部分情況下,重試次數(shù)為1已經(jīng)足夠


  • 真實(shí)案例

如圖為某產(chǎn)品線的架構(gòu),整個系統(tǒng)中,上游模塊對下游模塊所有的交互,重試次數(shù)都是設(shè)成3次,交互失敗包括連接失敗,寫失敗,讀失敗這三種情形。如果是寫和讀失敗,那么要關(guān)閉當(dāng)前連接,再重新發(fā)起連接。



如果一臺bs假死,到該bs的請求會超時。(注意區(qū)分模塊假死和真死,假死情況下,模塊端口打開,能夠接收上游連接,但是由于各種原因(如連接隊(duì)列滿,工作線程耗盡,陷入死循環(huán)等),不會返回任何應(yīng)答,上游模塊必須等待超時才知道失敗,連接超時,寫超時和讀超時都有可能。而在真死情況下,模塊端口關(guān)閉,或者干脆程序退出,上游模塊連接它會很快得到失敗返回碼,這個返回碼由下游模塊的操作系統(tǒng)協(xié)議棧返回的,如ECONNREFUSED錯誤碼代表端口不存在,連接被拒絕。) 

那么as有1/3的概率需要重試,as重試的過程中,ui可能早就認(rèn)為as已經(jīng)超時了,所以ui也開始重試,ui重試的過程中,webserver可能認(rèn)為ui已經(jīng)超時了,所以webserver也開始重試……就這樣,整個系統(tǒng)的負(fù)載急劇增加,到達(dá)bs的qps會是平時的27倍,直到系統(tǒng)崩潰為止。


七、IP直連服務(wù)方式

1、風(fēng)險(xiǎn)定義

A,B兩個系統(tǒng)交互,B系統(tǒng)分布式部署,A-B連接是通過配置B系統(tǒng)所有IP方式。

2、風(fēng)險(xiǎn)影響

當(dāng)B系統(tǒng)分布式服務(wù)中某一臺掛掉時,不能做到failover,導(dǎo)致故障影響擴(kuò)大。

3、風(fēng)險(xiǎn)消除

通過bns或者組的方式進(jìn)行連接。


  • 真實(shí)案例

某產(chǎn)品線依賴服務(wù)redis調(diào)用均采用ip列表的方式,如果redis proxy出現(xiàn)單機(jī)故障,需要人工介入進(jìn)行切流量止損。單機(jī)發(fā)單重啟修復(fù)周期有時會達(dá)小時級別,因此線上服務(wù)在故障期間會長時間處于切流量狀態(tài),高峰期單機(jī)房容量會存在風(fēng)險(xiǎn)。如同時有其他機(jī)房服務(wù)異常,則無法執(zhí)行既定預(yù)案止損。并且如想下掉故障proxy,只能采用發(fā)上線單修改線上配置的方式。止損操作復(fù)雜,周期長,效率低下,具體case如下:

(1)用戶中心redisproxy單機(jī)故障,人工切流量止損,恢復(fù)服務(wù)花費(fèi)2小時,期間線上處于切流量狀態(tài)。

(2)商品中心redis proxy單機(jī)故障,會存在扣除庫存失敗的風(fēng)險(xiǎn)?;謴?fù)服務(wù)花費(fèi)半小時,后續(xù)又再次發(fā)生宕機(jī),發(fā)單下掉故障proxy。

如上對應(yīng)前面講的故障時間,該服務(wù)sla月可用性已不足3個9。


八、跨機(jī)房請求

1、風(fēng)險(xiǎn)定義

交互的兩個模塊分別部署在不同機(jī)房。

2、風(fēng)險(xiǎn)影響

跨機(jī)房交互由于存在網(wǎng)絡(luò)延時,嚴(yán)重影響接口性能、請求成功率,極大的降低了系統(tǒng)穩(wěn)定性。

3、風(fēng)險(xiǎn)識別

①配置錯誤(ODP框架)ral-service中配置的服務(wù)后端IP的Tag不能為空(在ral中,會將Tag為空的也認(rèn)為是本機(jī)房)②上游傳入idc錯誤,Idc是完全匹配,nj和nj02就不相同,因此如果上游傳入nj02,當(dāng)前模塊的idc是nj,就會找不到對應(yīng)的Tag而只能使用default。

4、風(fēng)險(xiǎn)消除

主要關(guān)注配置是否合理,由于線上配置很難在線下驗(yàn)證正確性,肉眼排查難免遺漏,因此可通過線上機(jī)房流量切換演練驗(yàn)證。


九、不合理強(qiáng)/弱依賴

1、風(fēng)險(xiǎn)定義

所謂強(qiáng)依賴就是,請求鏈路中某個服務(wù)失敗/結(jié)果異常/無結(jié)果后,核心邏輯必失敗,否則就認(rèn)為是弱依賴。不合理的強(qiáng)弱依賴有兩類,本應(yīng)該是弱依賴的設(shè)置為強(qiáng)依賴,本應(yīng)該是強(qiáng)依賴的設(shè)置為弱依賴。

2、風(fēng)險(xiǎn)影響

系統(tǒng)穩(wěn)定性取決于調(diào)用鏈中所有依賴穩(wěn)定性最差的依賴,如果將穩(wěn)定性較差的服務(wù)作為強(qiáng)依賴將嚴(yán)重影響穩(wěn)定性

3、風(fēng)險(xiǎn)識別

強(qiáng)弱依賴的合理性是需要結(jié)合業(yè)務(wù)判斷的,如果業(yè)務(wù)返回結(jié)果不可或缺該依賴,那么就該設(shè)置強(qiáng)依賴;如何判斷該依賴是否為強(qiáng)依賴可以通過故障模擬驗(yàn)證,如果模擬該依賴異常時導(dǎo)致調(diào)用異常,則判斷其為強(qiáng)依賴。

4、風(fēng)險(xiǎn)消除

①調(diào)整不合理的強(qiáng)弱依賴關(guān)系,將業(yè)務(wù)非強(qiáng)依賴服務(wù)降級;②通過系統(tǒng)優(yōu)化及運(yùn)維優(yōu)化等手段提高強(qiáng)依賴的穩(wěn)定性。③對強(qiáng)依賴結(jié)果進(jìn)行全面校驗(yàn),保證強(qiáng)依賴故障能夠及時被發(fā)現(xiàn)。


  • 真實(shí)案例

用戶下單請求到trade模塊,是通過消息隊(duì)列nmq保證下單后的商戶通知功能,通知商戶是借助公共服務(wù)云推送,這里云推送被實(shí)現(xiàn)成了強(qiáng)依賴,也就是當(dāng)云推送如果失敗,返回給本次請求失敗。

某次下單高峰期時,云推送出現(xiàn)故障,無法給ios用戶推送消息,nmq收到請求失敗后,會持續(xù)不斷的重發(fā),nmq的通道堵塞之后也影響了trade模塊向nmq的請求故障不斷往上層蔓延,最后用戶無法下單。



對于如上案例,工程師最后去掉對云推送強(qiáng)依賴代碼,服務(wù)才慢慢恢復(fù),但已造成非常大的損失。


十、無效依賴干擾

1、風(fēng)險(xiǎn)定義

服務(wù)啟動流程中與該依賴建立了連接,但是整個邏輯處理過程中無需依賴該服務(wù),無任何業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)性。

2、風(fēng)險(xiǎn)影響

其實(shí)該風(fēng)險(xiǎn)是不合理依賴的一個特例,無業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)性的依賴應(yīng)該及時去除,否則會影響整體服務(wù)穩(wěn)定性。

3、風(fēng)險(xiǎn)識別

與依賴服務(wù)只有一次鏈接交互,無其他交互,就可以初步判斷該依賴為無效依賴,為了準(zhǔn)確評估可再結(jié)合代碼排查。


  • 真實(shí)案例

某產(chǎn)品線由于配置管理較亂,有個服務(wù)每次啟動都會判斷多個與業(yè)務(wù)完全不依賴的服務(wù)啟動情況,這幾個依賴服務(wù)處于無人維護(hù)狀態(tài),非常不穩(wěn)定,從而導(dǎo)致該服務(wù)啟動失敗率非常高。


十一、第三方依賴

1、風(fēng)險(xiǎn)定義

請求的完成,需要依賴產(chǎn)品外的其他服務(wù),都稱之為第三方(tp)依賴,按照公司又分為公司外第三方,比如糯米酒店依賴攜程服務(wù);公司內(nèi)第三方,比如passport相對于手百。

2、風(fēng)險(xiǎn)影響

第三方服務(wù)的性能,正確性,穩(wěn)定性直接影響自身服務(wù),尤其是第三方強(qiáng)依賴,當(dāng)?shù)谌揭蕾嚦霈F(xiàn)異常,很可能導(dǎo)致自身產(chǎn)品受到損失;公司外第三方依賴有些是小型公司,技術(shù)和運(yùn)維能力有限,其服務(wù)的性能,正確性、穩(wěn)定性不是很高。

3、風(fēng)險(xiǎn)識別

第三方依賴的可靠性是不可控的也是我們系統(tǒng)建設(shè)中不可避免的,那么只能盡量降低第三方依賴不穩(wěn)定對自身的影響。

4、風(fēng)險(xiǎn)消除:

  • 盡量避免第三方強(qiáng)依賴;

  • 超時設(shè)置,重試設(shè)置結(jié)合第三方容量,平均響應(yīng)時間,部署情況;

  • 增加第三方依賴掛掉,假死,接口變更的校驗(yàn)及容錯降級處理,從架構(gòu)和云微商做到各個TP方與自身業(yè)務(wù)的解耦;

  • 運(yùn)維上,提高第三方依賴可靠性,使用內(nèi)網(wǎng)bns,vip請求,且避免跨機(jī)房交互。


  • 真實(shí)案例

某產(chǎn)品線依賴A,B,C三個tp方數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總展示,每次都需要調(diào)用三方都有結(jié)果時再進(jìn)行聚合,否則認(rèn)為整個流程失敗,而三個tp方穩(wěn)定性不盡相同,其中B是個小公司,經(jīng)常出現(xiàn)故障,導(dǎo)致自身服務(wù)經(jīng)常故障。

對此工程師對各個TP方加上了全面校驗(yàn),當(dāng)驗(yàn)證故障后自動調(diào)用降級操作,去掉該tp依賴。從此服務(wù)穩(wěn)定性大大提升。


十二、緩存穿透

1、風(fēng)險(xiǎn)定義

前端請求一個肯定不存在的key,導(dǎo)致每次請求都會請求后端原始數(shù)據(jù),使得緩存被“穿透”,當(dāng)該類請求高并發(fā)時,那么后端壓力凸顯。

2、風(fēng)險(xiǎn)影響

緩存穿透后,每個請求都會到達(dá)后端服務(wù),對后端服務(wù)壓力突增;當(dāng)緩存穿透的并發(fā)較高(尤其是惡意攻擊),后端服務(wù)很可能被壓垮,導(dǎo)致整個系統(tǒng)癱瘓。

3、風(fēng)險(xiǎn)原因

一種可能是對于主從分離系統(tǒng),緩存失效時間小于主從延遲時間,尤其是跨機(jī)房的主從分離,主從延遲在某些時候會達(dá)到數(shù)秒甚至數(shù)十秒,這是如果緩存時間設(shè)置過小,就會導(dǎo)致所有緩存讀寫記過均為失效結(jié)果,進(jìn)而請求后端服務(wù)獲取新的數(shù)據(jù)。另一種可能是查詢結(jié)果為空的情況。

4、風(fēng)險(xiǎn)消除

  • 對于查詢結(jié)果為空的情況也進(jìn)行緩存,緩存時間設(shè)置短一點(diǎn),或者該key對應(yīng)的數(shù)據(jù)insert了之后清理緩存;

  • 對于一定不存在的key進(jìn)行過濾,把這些key放到一個大的bitmap上;

  • 設(shè)計(jì)的時候考慮,當(dāng)緩存失效時,系統(tǒng)服務(wù)的情況及應(yīng)對措施。


十三、緩存失效/緩存雪崩

1、風(fēng)險(xiǎn)定義

大量緩存同時過期失效,前端請求同時到達(dá)后端服務(wù)。

2、風(fēng)險(xiǎn)影響

當(dāng)并發(fā)量足夠大(比如秒殺,搶購),后端服務(wù)很可能被壓垮,導(dǎo)致整個系統(tǒng)雪崩。

3、風(fēng)險(xiǎn)識別

緩存設(shè)置時間相同,失效周期也相同,導(dǎo)致多個緩存同時失效。

4、風(fēng)險(xiǎn)消除

  • 不同的key,設(shè)置不同的過期時間,讓緩存失效的時間點(diǎn)盡量散列均勻;

  • 在緩存試下后,通過加鎖或者隊(duì)列來控制讀數(shù)據(jù)庫讀寫緩存的線程數(shù)量(比如對某個key只允許一個線程查詢和寫緩存,其他線程等待);

  • 做二級緩存,A為原始緩存,A2位拷貝緩存,A1失效時,可以訪問A2,A1緩存失效設(shè)置為較短,A2設(shè)置為長期。


  • 真實(shí)案例

某產(chǎn)品線監(jiān)控發(fā)現(xiàn)機(jī)器A機(jī)器的8688端口掛掉了,經(jīng)追查發(fā)現(xiàn)一個廣告配置下發(fā)的接口(/api/v1/ipid)掛掉了,據(jù)統(tǒng)計(jì),前一天23點(diǎn)到當(dāng)日9點(diǎn)之間,該接口被訪問了400+次,正常來講,這種廣告配置下發(fā)的接口一天最多幾百個請求量。

經(jīng)查,客戶端有一個零點(diǎn)定時觸發(fā)策略,零點(diǎn)會同時啟動很多服務(wù),平時并發(fā)請求會命中緩存,不會造成太大壓力,可是當(dāng)時正趕上緩存時間到期,大量請求將服務(wù)接口壓死,端口掛掉。

對此臨時方案是在接入層nginx配置文件中加入了流量控制機(jī)制,用lua腳本來將零點(diǎn)的請求屏蔽掉,長期方案是避免這種緩存集體失效的情況。


十四、 架構(gòu)耦合不合理

1、風(fēng)險(xiǎn)定義

系統(tǒng)架構(gòu)和設(shè)計(jì)上存在著耦合,包括模塊耦合、接口耦合、消息隊(duì)列耦合。具體體現(xiàn)在,主次不分的功能在一個模塊或者接口中實(shí)現(xiàn),nmq中不同重要性的命令耦合在同一個module中。

2、風(fēng)險(xiǎn)影響

整個系統(tǒng)穩(wěn)定性<最不穩(wěn)定的功能穩(wěn)定性,不重要的功能可能拖垮重要功能

3、風(fēng)險(xiǎn)消除

整體思路就是,重要與不重要拆分,實(shí)時與非實(shí)時拆分,在線與離線拆分,根本上解決就是架構(gòu)解耦,但是系統(tǒng)發(fā)展到一定階段再拆分代碼成本很高,這里可以通過運(yùn)維方法控制解耦,具體見如下案例。


  • 真實(shí)案例

某產(chǎn)品線的一級服務(wù)和二級服務(wù)共同依賴一個基礎(chǔ)服務(wù),由于二級服務(wù)的一個bug拖垮基礎(chǔ)服務(wù),從而導(dǎo)致一級服務(wù)不可用,對此解決方案是通過運(yùn)維將不同上游流量分開。



十五、緩存耦合不合理

思想同2.1.14這里不再贅述。


總結(jié)


本文給出了常見的15種架構(gòu)設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn),希望大家能夠在實(shí)際工作中參考審視自己系統(tǒng)是否也存在同樣的風(fēng)險(xiǎn),盡早消除,提高穩(wěn)定性!



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