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增量不再,混沌当立
微信公众号 · 2024-01-01 · via 陈少文的网站

1. 高速前进的轮子才能保持平衡

1.1 C 端红利期已经过去

截至 2023 年 6 月,我国网民规模达 10.79 亿人,较 2022 年 12 月增长 1109 万人,互联网普及率达 76.4%。C 端人口红利期已过,上网时长也增长缓慢,各类存量场景下的应用增长空间已经不大。

在经历了 C 端的 easy 模式之后,很多公司适应不了 B 端的 hard 模式。C 端有足够的的人群,给我们打磨产品,足够多样的变现方式;但 B 端的用户根本不给我们实验的机会,上来就要求完美适用的产品,而软件产品为了控制边际成本,对非标品的支持与投入是非常有限的。拿着 C 端赚到的钱,投入到 B 端寻找新的增长点,这就是现在很多大厂正在做的事。

1.2 高楼已成,不再需要那么多工人

这是 2023 年有次出差和同事聊到的一个观点: 我们的平台已经建设成型,就像建好的一座高楼,需要的是少量物业人员,而不是大量的建筑工人。

我们的效能平台、业务服务,在从 0 到 1 开发时,会高价从外部挖专家、调动内部骨干积极建设;从 1 到 100 迭代时,会继续投入大量的机器资源、运维人力、高响应优先级;但从 100 到 110 呢?边际收益越来越低,即使投入大量的资源,也很难获得线性的收益。

平台已成,小修小补就能够满足需求。以前 2 个人维护一个产品,现在一个人维护 2 个产品。人员互备都不用了,给一挺机枪就想守住一片山头,根本没有敌人会来的预期。

1.3 增速放缓,稳定性问题凸显

在业务高速增长时,产品在不停迭代,线上有人盯着,能够及时发现、修复问题。但当业务增长放缓时,产品没有稳定的发版频率,相关人员责任心缺失,各种线上的小问题就会被忽略,而这些小问题的集中爆发就会导致真正的大事故。

反过来也是对的,一个大事故隐藏着很多小问题。一次不可用的事故,背后可能隐藏着很多的缺陷,比如,没有做好容灾、没有做好故障转移、没有做好限流、没有做好监控、没有做好告警等。如果每一点都能做好,没有短板,这个事故很有可能就不会发生。

2. 接下来将会面临真正的挑战

2023 年,我经历了很多次业务大小事故,包括上微博热搜的。

2.1 技术是否过硬

各不相同的 Golang 协程泄露事件。丢包,协程打爆;连不上数据库,协程打爆;CPU 不够了,协程打爆。

基础库老旧、版本多样,Golang 版本低,一个统一的应用框架也没有。

这些暴露出来的问题,在存量时代已经不容易解决。但线上问题不断,又不得不解决,考验我们技术功底的时候到了。

2.2 架构是否合理

各种服务调用错中复杂,缺少治理。人能够处理的复杂度是有限的,业务增长时,粗放式让业务自由选型,缺少统一的管理,服务调用关系没人能够梳理清楚。

各种跨集群调用、跨机房调用、内部调用走公网等乱象,几个服务互调把 QPS 量拉升几倍。

服务的就近调用,用户的就近访问,集群的单元化建设,这些以前被忽略的问题,现在都直接影响到了应用的稳定性。

2.3 稳定性是否可靠

增量没了,拿不到 90 分;想拿到 60 分及格躺平,却是要守住存量的稳定性。

事情往往就是这样,求乎上者得乎中,求乎中者得乎下。保持现状,就不是一件容易的事情。以前很多依靠人工处理的异常,现在人被裁了,处理的能力也就消失了。

但 SLA 还是要达标,这就需要我们去寻找新的方法,去保证稳定性。混沌工程实验就是一个很好的方法,通过主动制造可控的故障,来提升系统的稳定性。

3. 互联网应用具备混沌的特征

3.1 混沌学科的产生

在讲混沌之前,我们可以先思考一下混沌、混沌工程和我们线上服务之间的关联。

我们经常听到的故事是,一只在亚马逊河流中的蝴蝶,煽动了几下翅膀,就能在美国引起一场龙卷风。这个故事背后隐藏着一个重要的学科,那就混沌。

早在 20 世纪 60 年代,洛伦兹就发现了混沌现象。他是一个数学家,但是从事气象学研究,使用数学模型研究天气时发现,初始值的微小变化,会导致结果的巨大差异。对初值极其敏感,是判断为混沌状态的重要特征。之后,又经过十几年的发展和研究,才将初值敏感的特征命名为蝴蝶效应,被人们所熟知。

3.2 混沌工程的产生

而我们谈的混沌工程,实际上指的是来自 2008 年 Netflix 的工程实践。

在 Netflix 上云的过程中,他们发现了一个问题,上云之后,服务的稳定性会下降。原因在于,网络、机器、存储等,都是不可控的。

因此,他们开发了一个工具,叫做 Chaos Monkey,主动破坏云服务,来发现系统的弱点,从而提高系统的稳定性。目前,这是一个上万 star 的开源项目, https://github.com/Netflix/chaosmonkey

犹如一只进入了数据中心的猴子,他会随机破坏系统,你会发现系统的脆弱点,也会从故障中学习到处理经验。

3.3 微服务与混沌的关系

目前互联网应用以微服务为主,微服务的特点是,服务之间的依赖关系非常复杂。那么,微服务具不具备混沌的特征呢?

以下是我总结的异同点。

相同点:

  1. 复杂非线性连接
  2. 敏感依赖性,一个微服务的变化会影响关联的其他微服务,与混沌敏感依赖初始条件类似
  3. 可能产生巨大的累计误差,与蝴蝶效应类似

不同点:

  1. 不确定性,微服务 < 典型混沌系统
  2. 微服务强调独立性,而混沌系统强调互相依赖

计算机系统是确定性的系统,程序代码是提前编写好的,运行结果是有预期的。但现实中,计算机系统真的是确定的吗?不是的,磁盘损坏、内存位翻转、网络中断,程序运行的物理世界是不确定的。此外,微服务的资源并不是独占的,高密度的部署下,CPU、内存、网络等资源都是共享的,服务与服务之间也是相互影响的。这里将其统称为程序运行的环境因素。

从计算机系统 + 环境的角度看,我们的线上系统、微服务程序具备混沌的特征。

4. 进行混沌工程实验的必要性

4.1 提供新的 OKR 目标

没有列入 OKR ,就不是重要事项。我们想要稳住存量,不仅要熟知现有的系统问题,还要让现有的问题能通过 OKR 的方式,被看见,被认可。

上层有事项可列,下面有事情可干,这样才能够保证我们的工作有落地的路径。

4.2 护航 2.0 变革

存量不能只求 60 分,我们还是需要不断地尝试新的技术、新的架构。

在这个尝试的过程中,我们需要有一个保护机制,来确保我们的业务不受影响。混沌工程实验就是很好的破局方式,也是很好的验证方式。

对于存量架构,我们可以拿出混沌工程实验对其进行冲击,引导其进行演进,而不是一味地去维护。

4.3 应用所处的环境越来越复杂

我们所处的基础设施环境、软件架构越来越复杂,故障已经不可避免。

从经典的架构看,IaaS 层可能会有服务宕机、网络抖动;PaaS 层可能会有数据库宕机、负载不均、CPU 抢占;SaaS 层可能会遇到 OOM、CPU 限流、连不上数据库等故障。

应用及其运行环境复杂度已经远超个人能够全盘掌控的程度。我们与其等待故障,不如主动出击去制造故障。

4.4 复现故障的成本越来越高

“我怀疑是 CPU 不够”、“我怀疑是网络有问题”、 “我怀疑连不上数据库”、”我怀疑….“

当我们怀疑某个不确定性因素的时候,不用仅仅停留在猜想阶段,而是需要一次混沌工程实验。

一旦有了混沌实验的方法和工具作为支撑,我们就可以通过实验来验证我们的猜想,而不是盲目地去排查。

5. 混沌工程价值在哪里

5.1 沉淀故障处理的经验

事前有预案远比事后改进好很多。

常见的做法是,事故发生后,我们会进行事故复盘,总结出一些故障处理的经验,然后将其沉淀到故障处理手册中。但你可能会发现,下一次事故又是新的,之前的经验并不能完全套用。

这是因为事故处理的经验样本太少,系统太过复杂所致,而经常性的混沌实验,可以丰富故障处理的经验样本,让我们能够更好地应对未知的故障。

5.2 检验已有缺陷、发现未知缺陷

混沌工程能够揭露生产系统中未知的缺陷,提高系统的稳定性。

这里需要明确的一点是,如果已经确定混沌实验会出现问题,说明现有的系统并没有任何容错或者应对机制,那么这种实验也就没有任何意义。

如果基于认知边界进行划分,可以将缺陷分为两类:

  1. 已知缺陷,包括已经容忍的、已知但未修复的缺陷,比如单点、网络抖动等
  2. 未知缺陷,包括未知的、有认知偏差的缺陷,比如潜在的 Bug、自认为而与事实不符的缺陷等

对于认知边界内的缺陷,使用混沌实验,可以用于复现缺陷、辅助修复缺陷、检验缺陷得到修复。

对于认知边界外的缺陷,使用混沌实验,是探索性的。我们通过混沌实验,可以发现一些被忽略、被遗漏的缺陷。

5.3 提升应用的韧性

在研究各种混沌工程实践时,我还接触到一个有意思的概念,应用的韧性。

刚接触到这个概念时,总感觉很熟悉,但又很难说清楚。因此,我想了一个形象的比喻,如上图的不倒翁,应用可以左摇右摆,但是依然能保持平衡。这就要求,应用能够应对各种不稳定、不确定性、突发的状况时,能够自愈。经过短暂地波动之后,能够迅速地恢复平衡状态。

对应用不倒翁的定位,需要做以下的设计:

  • 冗余设计

重要的中间件,两地三中心,允许其中至少一个断连

  • 过载保护

当请求激增时,能够采用限流、拒绝服务等措施保护整体不受损

  • 服务降级能力

在服务能力不够的情况下,能有有所取舍,保障重点服务不受影响

  • 去中心化设计

不允许出现中心化的节点

这些具体的要求,对于我们的业务应用是有落地路径的。我们可以按照这个要求,去评估并改造我们的应用。