系統設計的11個考慮

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有了《系統架構的11條原則》,真正到設計階段還有另外11個考慮。 系統正確性 考慮一:負負得正 假如我們看到某個代碼,明顯有邏輯錯誤,想隨手改改。你就要考慮一件事情:這段明顯有問題的代碼為什麼線上上運行著沒有人來報bug?有一種正常運行叫做【負負得正】。如果把錯誤的邏輯改對了反而可能引起問題。 這種 ...


有了《系統架構的11條原則》,真正到設計階段還有另外11個考慮。

 

系統正確性

 

考慮一:負負得正

 

假如我們看到某個代碼,明顯有邏輯錯誤,想隨手改改。你就要考慮一件事情:這段明顯有問題的代碼為什麼線上上運行著沒有人來報bug?有一種正常運行叫做【負負得正】。如果把錯誤的邏輯改對了反而可能引起問題。

 

這種問題要避免最好的時機是初版設計和開發階段就避免。除了設計階段邏輯要清晰,代碼要做好審查、加上單體測試等測試手段外,可以將中間結果用debug日誌列印。建議自測階段多用debug級別日誌跑幾遍,進行觀察。

 

考慮二:終態設計

 

在分散式系統中,由於系統是分佈在不同機器上的。還可能有一種狀態叫:超時。成功、失敗和超時是分散式系統調用的三態

 

 

超時不是終態,而是一種中間狀態:最終有可能下游是成功了,也有可能是失敗了。這時候我們需要在超時之後推定一種狀態,推定成功或者失敗。究竟是成功還是失敗因功能而異。

 

比如付款操作,需要推定失敗。如果不知道是否成功就推定是成功的,那用戶可能沒有付款就拿到了商品或者享受了服務,商家就會資金損失。推定失敗讓用戶再次支付,最終通過查詢或者對賬發現用戶實際是支付成功的,可以再把錢給用戶退回去,保證交易的公平性。

 

退款恰恰相反,需要推定成功。告訴用戶,錢退給你了。最終通過查詢或者對賬發現實際是退款失敗了,可以系統重新發起退款,直到真正退成功為止。

 

後臺管理系統也很需要這種終態設計。比如發佈系統,發佈了一個功能,發佈系統如果出現了問題,這次發佈沒有結束。用戶可能沒有辦法進行下一次發佈。這時候可以設置超時自動結束,防止未結束的流程始終在那裡。

 

考慮三:長尾效應

 

 

 

如上圖,隨便找了一個調用的耗時。從上面可以看到平均耗時13.9ms,百分之99的耗時在30ms內,最大耗時有488ms。那對於超過100ms的請求來說,是不是在30ms內還不返回就直接丟棄這個請求重新發起一個,新請求有99%的概率在30ms內返回結果,從時間上更划算?

 

而之所以對同一個請求性能差距很大,原因很多,常見的有服務過載和隊列過長。如果長尾處理不好,有可能上游判定超時,導致請求失敗,影響正確性。需要系統處理好超時和重試

 

系統容量

 

考慮四:存儲周期

 

資料庫、應用系統的磁碟都是寶貴的資源。數據不能無限期存儲不做清理。清理的周期是一個重要的考慮方面。因為這涉及對用戶的承諾。

 

對資料庫來說,比如交易庫數據半年清理一次。那就要跟用戶說清楚半年以上的交易不允許退款。因為原交易已經不在資料庫,而是歸檔到大數據了。

 

對磁碟來說,如果應用日誌是30天清理一次。那就要跟用戶達成一致,非重大問題30天以上的不予追溯。為什麼這裡說重大問題呢,其實很多公司磁碟清理了,數據在hbase等大數據設備里還是有留存的。只是查詢沒有磁碟日誌便利。

 

考慮五:AKF擴展

 

AKF擴展立方體(Scalability Cube),是《架構即未來》一書中提出的可擴展模型,這個立方體有三個軸線,每個軸線描述擴展性的一個維度:

X軸 —— 代表無差別的克隆服務和數據,工作可以很均勻的分散在不同的服務實例上;

Y軸 —— 關註應用中職責的劃分,比如數據類型,交易執行類型的劃分;

Z軸 —— 關註服務和數據的優先順序劃分,如分地域劃分。

 

 

 

白話來說:X軸拆分就是通過加機器水平拆分,就是橫向擴展;Y軸拆分就是按業務邏輯垂直拆分;Z軸拆分就是按照演算法進行分片,這個演算法比如按地域,不同地域訪問不同的分片或者服務。

 

舉個例子,比如一般公司的redis集群會有一個團隊來進行統一維護。redis集群有主有從,數據都是一樣的,多副本容災,這是X軸水平的拆分。一個公司很多業務,redis團隊會對不同的業務提供不同的集群,這是Y軸垂直拆分;集群內部數據會通過sharding做分片,這是Z軸演算法拆分。

 

系統運維

 

考慮六:服務自治

 

當一個服務的邏輯單元由自身的領域邊界內所控制,不受其他外界條件的影響(外界條件帶有不可預測性),且運行環境是自身可控,完全自給自足,我們認為這個服務是自治的。

 

在系統設計時,要考慮服務上線後,對於問題要自感知、自修複、自優化、自運維及自安全。

 

考慮七:應急預案

 

SOP(Standard Operating Procedure三個單詞中首字母的大寫 )即標準作業程式,就是將某一事件的標準操作步驟和要求以統一的格式描述出來,用來指導和規範日常的工作。

 

EOP(Emergency Operating Procedure三個單詞中首字母的大寫 )即應急操作流程,用於規範應急操作過程中的流程及操作步驟。確保人員可以迅速啟動,確保有序、有效地組織實施各項應對措施。

 

這兩種操作流程需要平時就整理好,避免緊急情況下思慮不周導致操作時的二次故障。

 

考慮八:故障隔離

 

隔離是行之有效的故障規避措施。有以下隔離手段。

 

 

考慮九:風險巡檢

 

核心系統穩定之後,更多的從邊緣進行優化,避免影響核心系統的穩定。風險巡檢是優化的重要方面。常見的有以下內容。

 

  • 請求系統錯誤統計

  • 請求業務錯誤統計

  • 請求內部錯誤統計

  • 慢查詢統計巡檢

  • 數據一致性巡檢

  • 流程執行情況巡檢

 

審計和安全

 

考慮十:合法合規

 

合法合規是企業生死存亡的大事。近年來,由於政策影響,很多教育機構面臨了巨大的危機甚至倒閉。

 

對於金融類企業,太多合規操作。比如:行業要求金融交易類系統不能與其他系統混合部署;平臺沒有清結算資質可能面臨二清問題。提到資質,不得不說說金融牌照。在我國,需要審批的金融牌照主要包括銀行、信托、保險、券商、期貨、基金、基金子公司、基金銷售、金融租賃、小額貸款、第三方支付牌照、典當12種。業務的牌照要對口。

 

考慮十一:嚴格準入

 

做需求有個常識,對於用戶輸入的每個欄位都需要和產品經理討論一下:什麼類型、長度多少、允許的字元集範圍、格式是否合法。這麼做一方面是設計問題,包括產品設計、資料庫設計,還有一部分是安全問題:一個數值型的欄位肯定比一個粗放的文本型欄位被攻擊的可能性小,起碼不會傳到後端之後被當成腳本被執行。

 

操作合理性準入也是考慮的重要方面。比如一個普通用戶不能編輯另一個用戶的個人信息。比如i申請公司伺服器,一次申請1萬台機器。比如流量準入,一臺機器以超快的速度頻繁訪問一個網站的資訊信息,就可能不是真實用戶操作而是爬蟲。以上都會對系統安全性產生極大的影響。

 

總結

 

一張圖總結今天的內容:

 


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