提升系统可用率-理论篇

基本概念

系统可用率,通常用可用时间来衡量和定义。我们通常所说的几个9,比如4个9,即可用时长99.99%,按照4个9的定义,全年系统的不可用时长也在52分钟左右,差不多一个小时宕机的时间,这样子来看,其实对业务的影响还是很大的,试想,一家每天有上百万交易额的公司,一个小时意味着有多少成交的损失?所以,4个9岁然看起来已经很高,但是细算到时间,对业务的影响还是很巨大。

随着9的个数增多,说明系统全年不可用时长在变少,系统在变更的更加稳定。这里的不可用时长,当然是不区分场景和时间点的。只要系统在任何时间有一分钟不可用,都会计算到这个不可用时长中。所以要提高可用率SLA,还是需要下一番功夫的。

基于概率论的角度来看,每个系统都有出问题的概率。而当系统变得更多,整体出问题的概率就会变高。这个不难得出结论。这里举例,单个系统的可用率是90%,如果两个系统关联叠加,那么他的可用率会立刻降低到A(90%)*A(90%)=81%。所以,核心系统提升自身稳定有一个很重要的点,就是降低对外部系统的依赖。

原则

简单粗暴法则

保证自身系统代码的干净、整洁。这里推荐两本书《effective java》和《代码整洁之道》。对于业务系统研发来说,越简单的代码,维护性/可读性就越高,出问题的概率就越低。

曾经阅读过一些人写的代码,各种递归,多种抽象。一些简单的业务逻辑实现,写的代码抽象一层又一层。最后自己第二遍去读的时候,都很费劲。所以,能用一种方法搞定的,就不要用两个方法来搞定。能用if判断说清楚的,就不要用超级复杂的正则。能用两个for循环搞定的,就不要用循环嵌套的递归。

相信很多人听过一句话:大道至简。对,大道理都很简单。复杂的业务逻辑,也可以用简单的方式去实现。对于系统之间,我们要做到高内聚,低耦合,系统内部,我们也要做到高内聚,低耦合。系统内部的高内聚,是功能的内聚,低耦合是模块之间,或者实现/方法之间的低耦合。因为耦合增加了复杂度,导致了可用率降低。

举个例子:

代码逻辑实现复杂度A→即单个方法的实现复杂度是A。我假设这里A是纵向实现复杂度。而横向实现复杂度,即多个方法的组合实现,达成一个纵向单体实现的目标。

我定义横向复杂度是B。A的实现需要100行代码,B复杂度实现,需要3个方法,各40行代码,3个方法功能内聚,彼此解耦。这里更推荐用B复杂度实现。

在和微信openapi进行交互的时候,需要判断获取token去操作,但是token有过期时间。一种做法是,在请求的时候去缓存取(为什么放缓存?因为很多系统都会用),取到,判断是否过期,如果过期就调用微信刷缓存,不过期,就用。如果取不到,也要继续刷微信的token。

但是这里还有一点,集群部署的话,其他节点也会去如此操作,就需要在请求的时候一旦需要刷微信token,就要加锁。大家很容易发现:这里要做几件事:保证token有效,业务请求需要获取token。而我上面描述的做法讲几件事放在一起去做掉了。这样子就导致实现逻辑超级复杂。而且代码很容易出错。我们何不分两个方法实现:1、一个线程定时轮询,保证token有效。2、业务线程直接获取缓存token。两个线程各司其职。

所以,通过上面的案例不难看出,降低一件事情的复杂度,就是分解他的复杂度,按照步骤和职责来分工,各司其职,保证自己的结果是正确的就行。而硬要将几个步骤合成一个步骤完成,无异于又增加了本身的复杂度。

孤岛法则

孤岛的含义是隔绝,与外界没有任何关联。当然,这里所讲的是,系统尽量降低对外部系统的依赖。因为依赖方越多,你受牵连的概率就越高,不可用率就越高。

单个系统的可用率=自身系统的可用率。如果涉及到外部依赖,依赖方是B,C。B有2种情况会出问题,C有3种情况会出问题,A有一种情况会出问题,那么A整体出问题的情况就变成了123 = 6。假设概率均等为10%,这里我们判断出问题的概率必须用墨菲定律了,即10%累加。而不能相乘。

以上不难理解,关联依赖方越多,出问题的概率就越高。作为核心系统,那就更应该降低对外部的依赖。注意这里描述“依赖”,不是杜绝外部交互。我想表述的是,能自给自足,就不要靠外部实现。能用本地缓存,就不要用redis。能用mysql分布式锁,就不要用redis分布式锁和zookeeper,毕竟mysql是业务存储,系统必不可少,属于系统自身的一部分,他的可靠性远比使用外部redis和zookeeper来的要高。

B角色法则

A不可用,有B可以替代。现实生活中,叫B角色(backup角色~~,并非谈朋友的“备胎_”)。大了来讲,我们机房都会做冗灾策略,小了来说,我们系统有降级和熔断。这种B角色体现到了方方面面,俗尘留一手。思考问题,也要遵守墨菲定律,坏事情总会发生。系统上线,必须考虑到任何可能的场景,在某个时间点都会触发。程序实现,就是这种情况哪怕只有万分之一的机率发生,我们也要去处理。
系统实现,注意以下几点:
1、外部系统调用的超时机制处理。->failfast?降级?
2、外部接口不可用的处理。->降级?同步转异步?
3、db不可用的情况处理。->缓存?短暂数据不一致?
4、缓存击穿情况的处理。->短暂系统性能损耗?
5、服务器宕机情况的应急处理。->冷备?
6、专线和A机房不可用情况的应急处理。→多活?

任何情况,都要保证你的mr.right。

总结

通用法则,在提升系统可用率低时候,进行参考执行。配备必要的监控和预警策略,以及线上定位问题的工具。在事前,事中和事后三个维度来增强。我相信,系统的稳定性和可用率会大大提升。

当然,谁也不能保证问题不会发生,即使你做的再多再好,生活/工作中的小意外无处不在。

但是思路总是:预防问题->出现问题分析解决问题->复盘总结/制定规避措施->持续跟进落地预防措施->观察分析/解决问题...........。如此循环反复,形成闭环,能预知问题发生的概率会越来越少,系统会越来越稳定。

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