关于阿里云:MSE-风险管理功能发布

作者：三辰

前言

大家好，明天给大家带来 MSE 高可用方向的重要性能——风险管理的公布。

浏览这篇文章，你将可能理解以下知识点和能力：

• 相熟微服务体系高可用如何设计
• 把握如何控制系统中的危险
• 理解 MSE 微服务引擎风险管理性能能解决什么危险
• 相熟如何应用风险管理性能
• 理解风险管理更多高级性能的将来布局

微服务高可用如何设计

大促场景如何做高可用

阿里巴巴十几年的大促教训，积攒了一套成熟的微服务高可用评估体系。

咱们当初以大促场景为例，谈谈如何做好高可用。

大促高可用

首先从架构上看，外部的电商、物流、娱乐等业务零碎，都是基于 MSE 微服务引擎提供的云原生网关和 Nacos 注册配置核心构建的微服务体系。并且在整个链路上基于 MSE 的 Sentinel 笼罩限流降级的能力，基于 ARMS 的 Prometheus 和 Tracing 能力做好链路的可观测。

底层容器化，基于 K8s 这一套成熟的调度体系，解决资源利用率、疾速交付和弹性的问题。

在大促行将到来之前，通过 PTS 提供的全链路压测能力，对整个大促波及的所有链路进行端到端的压测，模仿实在大促流量，观测每个业务子系统的体现，验证限流降级预案执行准确无误。峰值前疾速弹性上线，峰值后疾速缩容下线。

MSE 微服务引擎介绍

基于这一套双十一大促实践经验，阿里中间件团队将这一套微服务最佳实际开源，并提供了一套残缺的商业化解决方案。以满足内部客户对高性能、高可用、高集成度和平安的述求。

微服务引擎（Micro Service Engine，简称 MSE）是一个面向业界支流开源微服务生态的一站式微服务平台。

高可用设计思路

• 零碎组成

那么，一套微服务零碎如果从零开始搭建，应该如何设计保障高可用呢？

咱们用一张简略的图来示意一个微服务零碎的根本架构。

微服务零碎全链路蕴含网关、注册配置核心、业务子系统，任何中央都是「牵一发而动全身」，一个抖动都可能会较大范畴地影响整个零碎。

每个业务子系统之间调用关系通常也非常复杂，甚至是网状的。

• 可能产生什么问题？

这套最小零碎的每一个局部都可能产生问题，咱们来看看都有哪些。

先从入口的网关来看，最典型的问题就是容量有余，导致吞吐量降落。体现就是用户拜访零碎呈现超时；也有可能是错配导致流量失落，用户拜访的页面找不到打不开，比方最风行的 Nginx，没有页面操作，都是黑屏管制，很容易呈现漏配、错配的问题，也短少配置版本的治理，非常容易失误。

注册核心故障，会导致注册失败，影响大促场景下疾速弹性上线，新的容器都无奈注册上来。在服务调用方还可能收到空列表的状况。

配置核心出问题，会导致危险预案无奈下发，不能对业务降级。

业务子系统更加简单，可能呈现某个子系统流量瓶颈，拖垮整个流量的状况。业务异样短少观测伎俩，该打日志的中央没有任何信息。这些都须要借助服务治理的能力解决。

这些问题都是以往的大促流动中实在案例，每一个高可用计划的背地，都是一段血泪史。

• 面对危险设计

咱们不得不抵赖一个事实：没有任何零碎是百分之百没有问题的。

高可用架构就是面对失败设计，或者说是面对危险设计。

基础设施意外危险，最典型的就是几年前，杭州某条光缆被地铁施工挖断，导致全国的支付宝都用不了。这种危险一旦产生，业务很难接受。

还有操作系统依赖上，可能有存储故障、网络抖动、工夫服务不稳固、DNS 故障等等，零碎 hang 死了连监控报警都有可能上不来。

还有业务零碎服务端故障、内存泄露，客户端连接池满，运维人为误操作等。

尽管咱们不可避免危险产生，然而，咱们能够管制危险。

高可用的实质：管制危险

如何管制危险

危险管制的策略

大抵能够分为四种策略管制危险，如下图：

有了相应的策略，咱们如何提前辨认危险并加以控制？

辨认不同危险

咱们把危险分成几类：

• 架构危险
• 版本危险
• 容量危险
• 平安危险 

架构危险

例如：

• 注册配置核心、网关、业务零碎单节点都无奈高可用
• Nacos、ZK 等注册核心一致性协定对单数节点存在无奈选主的问题，写申请不可用
• 注册核心节点在可用区散布不均，可用区故障可能导致集群不可用
• 业务零碎架构危险：无注册核心容灾措施（如推空爱护、服务列表缓存 & 降级计划）

这些都能够算作架构危险。

• MSE 注册配置核心三 AZ 容灾架构

MSE 专业版的注册配置核心，默认采纳三可用区部署的容灾架构。通过 3 正本解决了单点问题，以多可用区部署的形式来缩小了繁多可用区不可用的危险带来的影响。集群所依赖的网络和存储实例，也都是多可用区部署的架构。

这就是一个云上服务做高可用容灾的典型架构。开发者的业务架构也同样能够 follow 这个模式。

• 业务架构危险

说到业务架构，通常一个网格状的业务调用关系，肯定会有服务消费者（Consumer）和服务提供者（Provider）。

1. Consumer

服务消费者（Consumer）会从注册核心上订阅服务提供者（Provider）的实例列表。

当遇到突发状况（例如，可用区断网，Provider 端无奈上报心跳）或 注册核心（变配、重启、升降级）呈现非预期异样时，都有可能导致订阅异样，影响服务消费者（Consumer）的可用性。

为了应答不可预知的状况下订阅列表异样，能够在 Consumer 侧配置推空爱护。

咱们来看一下什么是 Consumer 端的推空爱护。

当 Provider 端到 Nacos 注册核心的网络出现异常，或是注册核心本身运维高低线过程中，保护的 Provider 实例列表可能呈现空的状况，推送到 Consumer 端。这时，Consumer 侧订阅到了空的 Provider 列表，就会导致业务中断。

如果在 Consumer 侧配置推空爱护，收到空列表时会抛弃这次异样的更新操作，依然放弃上一次非空列表，确保业务调用链路的流量失常往下走。

开启的形式非常简单，无论是 SCA 还是 Dubbo 框架，一个配置即可开启。

推空爱护反对的版本要求大家能够在咱们 MSE 的高可用最佳实际帮忙文档当中找到。

Consumer 第二个无效措施是服务降级。

Consumer 端能够依据不同的策略抉择是否将某个调用接口降级，起到对业务申请流程的爱护（将贵重的上游 Provider 资源保留给重要的业务 Consumer 应用）

服务降级的具体策略，蕴含返回 Null 值、返回 Exception 异样、返回自定义 JSON 数据和自定义回调

这个降级过程是全自动，无需干涉的过程。只有配置的策略被触发了，治理平台会主动执行预案，并且能够在管制台上分明地观测到。

2. Provider

服务提供者（Provider）本身的可用性遇到问题，须要紧急下线，或者是日常运维高低线时，实例列表在注册核心上的更新不及时导致流量有损，就须要一系列措施来保障它的高可用。

• 离群实例摘除

心跳续约是注册核心感知实例可用性的根本路径。Provider 在大流量下可能出现异常，但有时候服务不是齐全不可用，它与注册核心之间的心跳续约依然存在，然而某些系统资源耗尽是简略的心跳机制无奈感知的。例如：

• Request 解决的线程池满
• 依赖的 RDS 连贯异样或慢 SQL 

微服务治理核心 提供离群实例摘除：

• 基于异样检测的摘除策略：蕴含网络异样和网络异样 + 业务异样（HTTP 5xx）
• 设置异样阈值、QPS 上限、摘除比例上限 

离群实例摘除的能力是一个补充，依据特定接口的调用异样特色，来掂量服务的可用性。降级过程齐全主动。

• 无损高低线

通常咱们不做任何措施的状况下，咱们的服务高低线都是有损的。

有损下线

无损下线，又叫优雅下线、或者平滑下线，都是一个意思。首先看什么是有损下线：

Provider 实例进行降级过程中，下线后心跳在注册核心存约以及变更失效都有肯定的工夫，在这个期间 Consumer 端订阅列表依然没有更新到下线后的版本，如果鲁莽地将 Provider 进行服务，会造成一部分的流量损失。

无损下线

能够通过 MSE 微服务治理平台的能力，开启无损高低线。无侵入、无革新地无感开启。

无损下线的流程整合在公布流程中，对利用进行进行、部署、回滚、缩容、重置等操作时，无损下线会主动执行。免去繁琐的运维脚本逻辑的保护。

版本危险

任何软件版本都有一个迭代过程，一直加强性能和优化的过程当中，也会无心中引入一些问题。在咱们 Nacos 过来公布的版本当中，就存在一些客户端版本在特定条件下会呈现重大问题的缺点。例如：Nacos-Java-Client:v1.4.1 DNS 失败后心跳线程无奈自愈；或者是一些社区保护的多语言版本客户端，存在一些性能的缺失。

服务端版本也是同样的。由 MSE 业余的商业化团队保护，无论是注册核心还是网关都在一直地迭代收敛各类性能问题和性能缺点，版本总是越倒退越趋向于稳固，一些过来存在重大缺点的版本，咱们也会通过这次公布的风险管理性能给开发者们透出。

• 案例

某客户在阿里云上应用 K8s 集群部署了许多本人的微服务，然而某一天，其中一台节点的网卡产生了异样，最终导致服务不可用，无奈调用上游，业务受损。

1. ECS 故障节点上运行着 K8s 集群的外围根底组件 CoreDNS 的所有 Pod，它没有打散，导致集群 DNS 解析呈现问题。
2. 该客户的服务发现应用了有缺点的客户端版本（nacos-client 的 1.4.1 版本），这个版本的缺点就是跟 DNS 无关——心跳申请在域名解析失败后，会导致过程后续不会再续约心跳，只有重启能力复原。
3. 这个缺点版本实际上是已知问题，阿里云在 5 月份推送了 nacos-client 1.4.1 存在重大 bug 的布告，但客户研发未收到告诉，进而在生产环境中应用了这个版本。

案例中存在的危险：

1. CoreDNS 没有按节点打散，单点架构危险
2. 依赖客户端版本危险没有被告诉，没有无效收敛

容量危险

容量评估始终是一个简单的事件。

每年每个大促，阿里外部都会做一次全链路的压测，目标就是确保每个业务和零碎的容量做到最佳的评估。容量危险带来的雪崩效应可能像洪水一样，霎时捣毁整个零碎。

说它简单，是因为每个子系统都有不同的评估指标和规范。

1. 注册核心：Provider 数量、连接数、QPS/TPS
2. 配置核心：配置长轮询数、连接数、QPS/TPS
3. 网关：并发连接数、新建连接数、带宽、QPS
4. 1. 不同条件下（短 / 长连贯、包大小、是否 https/gzip）的 QPS 容量是不同的
   2. 实在条件更加简单
5. 业务零碎：吞吐能力（QPS/TPS/RT）、上下游依赖的解决能力 

比方注册核心关注 Provider 数量、连接数、TPS；配置核心关注长轮询申请的量；网关更加简单，并发连接数、新建连接数、带宽、QPS；甚至不同条件下，比方申请是长连贯还是短连贯、每个 HTTP 包的大小、是否是 HTTPS、是否 gzip 压缩，都是影响容量下限的因素。

业务零碎除了须要评估本身的吞吐能力之外，还须要关注上下游依赖的解决能力，遵循木桶原理，通过全链路压测的形式，来找到那个短板。

• 网关容量评估策略

这里简略分享一个大促下网关的容量评估办法。

大促的特点是什么？

第一个是刹时流量十分高，秒级突发流量，咱们须要做好过载爱护的限流措施，除了失常流量之外，还须要预留好足够的容量水位应答突发的网络攻击。

第二个是大促会有热点商品，网关针对热点商品提前预热流量，确保底层业务零碎处于最佳状态。

第三个是梳理和保障外围链路，大促期间，一些非主链路的，精益求精的性能就能够间接在网关侧降级掉，防止不必要的流量打到业务零碎上。

我举一个我本人领会很深的一个例子，就是钉钉过后因为疫情，学校都通过钉钉在家上网课，为了保障外围视频链路的通顺，所有无关的性能就被降级掉了。比方表情标签，点赞这些性能，个别人不会因为不能点赞而埋怨性能异样产生舆情，降级也是正当的。

平安危险

开源产品总会时不时报出安全漏洞，无论是产品本身还是第三方依赖。

• 注册核心（Nacos、ZooKeeper）、网关（Envoy）相干安全漏洞
• 客户端的第三方依赖破绽（log4j 等）

平安能力：

• 注册配置核心公网 Endpoint 白名单 ACL 管制
• MSE 云原生网关取得信通院平安评级认证
• 网关反对 WAF 本地防护

目前，MSE 曾经具备较高的平安能力。

很多客户都为了调试不便，注册配置核心的公网 Endpoint 没有设置 ACL，容易被攻打。咱们倡议将 ACL 开启。

网关反对本地 WAF 等防护能力，并且取得了信通院平安评级认证。

风险管理性能介绍

到这里，大家应该充沛把握了如何无效地控制系统中的危险。

本次 MSE 公布的风险管理性能，目地就是让开发者可能简略高效地辨认和管制危险，给大家一个 MSE 产品相干的危险管制的最佳实际领导。

性能页面

风险管理已笼罩 MSE 中 Nacos、ZooKeeper、云原生网关三大子产品。在实例页面中的菜单上能够找到：

针对每一个实例，咱们会给出以后实例的危险列表，笼罩架构、版本、容量、平安等方面。

每个危险都会给出相应的解决方案和倡议，如果须要扩容或升配，倡议在业务低峰期操作。

将来布局

过来，危险的辨认都依赖人工感知，甚至滞后，到了危险产生时再采取措施就为时已晚了。

当初，MSE 相干产品都曾经可能做到零碎自动化的辨认危险信息，并且被动推送到应用产品的负责人。

咱们实现了危险辨认、透出、诊断链路的建设，后续还会一直建设欠缺更多的诊断形式，减少对危险的辨认能力。

将来，咱们还会摸索危险自愈能力的建设。咱们心愿把一些明确的危险问题可能做到自愈，让用户无需感知危险收敛的过程。

感知容量危险，主动弹性；在可运维工夫内无感知自愈；提供一个用户可被动订阅的事件核心，帮忙用户疾速感知异样事件。

作者介绍：

三辰，云原生微服务基础架构技术专家、MSE 架构 - 高可用负责人。

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