程序世界里的不信任原则

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作者：林喜东

导语

人与人之间最重要的是信任，但程序的世界里，可能信任越少越好；我越发觉得越是高性能高可用的系统里，不信任原则会体现得更加淋漓尽致。为了少走弯路，写下这篇文章留给自己参考，其中一些是自己踩过的一些坑；一些是接手他人系统时触过的雷；还有一些是从别人分享的经验学习得来；能力有限，先记下自己的一些体会，错误的地方再慢慢改正。

一、编程的世界里十面埋伏

编程，是一件容易的事，也是一件不容易的事。说它容易，是因为掌握一些基本的数据类型和条件语句，就可以实现复杂的逻辑；说它不容易，是因为高性能高可用的代码，需要了解的知识有很多很多；编程的世界，也跟扫雷游戏的世界一样，充满雷区，十面埋伏，一不小心，随时都可能踩雷，随时都可能Game Over。

而玩过扫雷的人都知道，避免踩雷的最好方法，就是提前识别雷区并做标记(设防)避免踩踏。

鉴于此，编程的世界里，从输入到输出同样需要处处设防，步步为营。

1、对输入的不信任

（1）对空指针的检查

不只是输入，只有是使用到指针的地方，都应该先判断指针是否为NULL，而内存释放后，应当将指针设置为NULL。

【真实案例】：注册系统某段逻辑，正常使用情况下，都有对指针做检查，在某个错误分支，打印日志时，没检查就使用了该字符串；结果可正常运行，但当访问某个依赖模块超时走到改分支，触发bug，导致coredump。

（2）对数据长度的检查

使用字符串或某段buf，特别是memcpy/strcpy时，需要尽量对数据长度做下检查和截断。

【真实案例】：接手oauth系统后运行数月表现良好，突然有一天，发生了coredump，经查，是某个业务不按规定请求包中填写了超长长度，导致memcpy时发生段错误，根本原因，还是没有做好长度检查。

（3）对数据内容的检查

某些场景下，没有对数据内容做检查就直接使用，可能导致意想不到的结果。

【案例】：sql 注入和 xss 攻击都是利用了服务端没有对数据内容做检查的漏洞。

2、对输出（变更）的不信任

变更的影响一般体现在输出，有时候输出的结果并不能简单的判断是否正常，如输出是加密信息，或者输出的内容过于复杂。

所以，对于每次变更

（1）修改代码时，采用不信任编码，正确的不一定是“对”的，再小的修改也应确认其对后续逻辑的影响，有些修正可能改变原来错误时的输出，而输出的改变，就会影响到依赖该改变字段的业务。

（2）发布前，应该对涉及到的场景进行测试和验证，测试可以有效的发现潜在的问题，这是众所周知的。

（3）发布过程，应该采用灰度发布策略，因为测试并非总是能发现问题，灰度发布，可以减少事故影响的范围。常见灰度发布的策略有机器灰度、IP灰度、用户灰度、按比例灰度等，各有优缺点，需要根据具体场景选择，甚至可以同时采用多种的组合。

（4）发布后，全面监控是有效发现问题的一种方法。因为测试环境和正式环境可能存在不一致的地方，也可能测试不够完整，导致上线后有问题，所以需采取措施补救

A：如使用Monitor监控请求量、成功量、失败量、关键节点等
B：使用DLP告警监控成功率
C：发布完，在正式环境测试一遍

【案例】oauth系统某次修改后编译时，发现有个修改不相关的局部变量未初始化的告警，出于习惯对变量进行了初始化（初始化值和编译器默认赋值不一样），而包头某个字段采用了该未初始化的变量，但在测试用例中未能体现，监控也没细化到每个字段的值，导致测试正常，监控正常；但前端业务齐齐互动使用了该包头字段，导致发布后影响该业务。

二、服务程序的世界里防不胜防

一般的系统，都会有上下游的存在，正如下图所示

而上下游的整个链路中，每个点都是不能保证绝对可靠的，任何一个点都可能随时发生故障，让你措手不及。

因此，不能信任整个链路中的任何一个点，需进行设防。

1、对服务本身的不信任

主要措施如下：

（1）服务监控

前面所述的请求量、成功量、失败量、关键节点、成功率的监控，都是对服务环节的单点监控。

在此基础上，可以加上自动化测试，自动化测试可以模拟应用场景，实现对于流程的监控。

（2）进程秒起

人可能在程序世界里是不可靠的因素（大牛除外），前面的措施，多是依赖人来保证的；所以，coredump还是有可能发生的，这时，进程秒起的实现，就可以有效减少coredump的影响，继续对外提供服务。

2、对依赖系统的不信任

可采用柔性可用策略，对于根据模块的不可或缺性，区分关键路径和非关键路径，并采取不同的策略

（1）对于非关键路径，采用柔性放过策略

当访问非关键路径超时时，简单的可采取有限制（一定数量、一定比重）的重试，结果超时则跳过该逻辑，进行下一步；复杂一点的统计一下超时的比例，当比例过高时，则跳过该逻辑，进行下一步

（2）对于关键路径，提供弱化服务的柔性策略

关键路径是不可或缺的服务，不能跳过；某些场景，可以根据目的，在关键路径严重不可用时，提供弱化版的服务。举例如派票系统访问票据存储信息严重不可用时，可提供不依赖于存储的纯算法票据，为弥补安全性的确实，可采取缩短票据有效期等措施。

3、对请求的不信任

（1）对请求来源的不信任

有利可图的地方，就会有黑产时刻盯着，伪造各种请求，对此，可采取如下措施

A：权限控制
如ip鉴权、模块鉴权、白名单、用户登录态校验等
B：安全审计

权限控制仅能打击一下非正常流程的请求，但坏人经常能够成功模拟用户正常使用的场景；所以，对于一些重要场景，需要加入安全策略，打击如IP、号码等信息聚集，频率过快等机器行为，请求重放、劫持等请求）

（2）对请求量的不信任

前端的请求，不总是平稳的；有活动时，会暴涨；前端业务故障恢复后，也可能暴涨；前端遭到恶意攻击时，也可能暴涨；一旦请求量超过系统负载，将会发生雪崩，最终导致整个服务不可用，对此种种突发情况，后端服务需要有应对措施

A：频率限制，控制各个业务的最大请求量（业务根据正常请求峰值的2-3倍申请，该值可修改），避免因一个业务暴涨影响所有业务的情况发生。

B：过载保护，虽然有频率限制，但业务过多时，依然有可能某个时间点，所有的请求超过了系统负载，或者到某个IDC，某台机器的请求超过负载，为避免这种情况下发生雪崩，将超过一定时间的请求丢弃，仅处理部分有效的请求，使得系统对外表现为部分可用，而非完全不可用。

三、运营的世界里不可预测

1、对机器的不信任

机器故障时有发生，如果服务存在单点问题，故障时，则服务将完全不可用，而依赖人工的恢复是不可预期的，对此，可通过以下措施解决

（1）容灾部署

即至少有两台以上的机器可以随时对外提供服务。

（2）心跳探测

用于监控机器是否可用，当机器不可用时，若涉及到主备机器的，应做好主备机器的自动切换；若不涉及到主备的，禁用故障机器对外提供服务即可。

2、对机房的不信任

现实生活中，整个机房不可用也是有发生过的，如2015年的天津滨海新区爆炸事故，导致腾讯在天津的多个机房不能对外提供正常服务，对此采取的措施有：

（1）异地部署

不同IDC、不同城市、不同国家等部署，可用避免整个机房不可用时，有其他机房的机器可以对外提供服务

（2）容量冗余

对于类似QQ登陆这种入口型的系统，必须保持两倍以上的冗余；如此，可以保证当有一个机房故障时，所有请求迁移到其他机房不会引发系统过载。

3、对电力的不信任

虽然我们越来越离不开电力，但电力却不能保证一直在为我们提供服务。断电时，其影响和机器故障、机房故障类似，机器会关机，数据会丢失，所以，需要对数据进行备份。

（1）磁盘备份

来电后，机器重启，可以从磁盘中恢复数据，但可能会有部分数据丢失。

（2）远程备份

机器磁盘坏了，磁盘的数据会丢失，使用对于重要系统，相关数据应当考虑采用远程备份。

4、对网络的不信任

（1）不同地方，网络时延不一样

一般来说，本地就近的机器，时延要好于异地的机器, 所以，比较简单的做法就是近寻址，如CMLB。

也有部分情况，是异地服务的时延要好于本地服务的时延，所以，如果要做到较好的最优路径寻址，就需要先做网络探测，如Q调

（2）常有网络有波动或不可用情况

和机器故障一样处理，应当做到自动禁用；但网络故障和机器故障又不一样，经常存在某台机器不可用，但别的机器可以访问的情况，这时就不能在服务端禁用机器了，而应当采用本地回包统计策略，自动禁用服务差机器；同时需配合定时探测禁用机器策略，自动恢复可正常提供服务机器。

5、对人的不信任

人的因素在运营的世界里其实是不稳定的因素（大牛除外），所以，不能对人的操作有过多的信任。

（1）操作备份

每一步操作都有记录，便于发生问题时的回溯,重要的操作需要review，避免个人考虑不周导致事故。

（2）效果确认

实际环境往往和测试环境是存在一些差异，所有在正式环境做变更后，应通过视图review和验证来确认是否符合预期。

（3）变更可回滚

操作前需对旧程序、旧配置等做好备份，以便发生故障时，及时恢复服务。

（4）自动化部署

机器的部署，可能有一堆复杂的流程，如各种权限申请，各种客户端安装等，仅靠文档流程操作加上测试验证时不够的，可能某次部署漏了某个步骤而测试又没测到，上线后就可能发生事故若能所有流程实现自动化，则可有效避免这类问题。

（5）一致性检查

现网的发布可能因某个节点没同步导致漏发，也就是不同的机器服务不一样；对此，有版本号的，可通过版本号监控发现；没版本号的，则需借助进程、配置等的一致性检查来发现问题。

备注：以上提到的不信任策略，有的不能简单的单条使用，需要结合其他的措施一起使用的。

四、小结

好了，先写这么多。最重要的还是那句话，程序的世界里，应该坚持不信任原则，处处设防。