系统高可用的10条军规

程序员咋不秃头 2025-03-20 04:46:25

前言

系统高可用是非常经典的问题,无论在面试,还是实际工作中,都经常会遇到。

这篇文章跟大家一起聊聊,保证系统高可用的10条军规,希望对你会有所帮助。

1 冗余部署

场景:某电商大促期间,数据库主节点突然宕机,导致全站交易瘫痪。

问题:单节点部署的系统,一旦关键组件(如数据库、消息队列)故障,业务直接归零。

解决方案:通过主从复制、集群化部署实现冗余。例如MySQL主从同步,Redis Sentinel哨兵机制。

MySQL主从配置如下:

-- 主库配置CHANGE MASTER TO MASTER_HOST='master_host',MASTER_USER='replica_user',MASTER_PASSWORD='password',MASTER_LOG_FILE='mysql-bin.000001',MASTER_LOG_POS=154;-- 从库启动复制START SLAVE;

效果:主库宕机时,从库自动切换为可读写状态,业务无感知。

2 服务熔断

场景:支付服务响应延迟,导致订单服务线程池耗尽,引发连锁故障。

问题:服务依赖链中某个环节异常,会像多米诺骨牌一样拖垮整个系统。

解决方案:引入熔断器模式,例如Hystrix或Resilience4j。

Resilience4j熔断配置如下:

CircuitBreakerConfig config = CircuitBreakerConfig.custom() .failureRateThreshold(50) // 失败率超过50%触发熔断 .waitDurationInOpenState(Duration.ofMillis(1000)) .build();CircuitBreaker circuitBreaker = CircuitBreaker.of("paymentService", config);// 调用支付服务Supplier<String> supplier = () -> paymentService.call();Supplier<String> decoratedSupplier = CircuitBreaker .decorateSupplier(circuitBreaker, supplier);

效果:当支付服务失败率飙升时,自动熔断并返回降级结果(如“系统繁忙,稍后重试”)。

3 流量削峰

场景:秒杀活动开始瞬间,10万QPS直接击穿数据库连接池。

问题:突发流量超过系统处理能力,导致资源耗尽。

解决方案:引入消息队列(如Kafka、RocketMQ)做异步缓冲。

用户下单的系统流程图如下:

RocketMQ生产者的示例代码:

DefaultMQProducer producer = new DefaultMQProducer("seckill_producer");producer.setNamesrvAddr("127.0.0.1:9876");producer.start();Message msg = new Message("seckill_topic", "订单数据".getBytes());producer.send(msg);

效果:将瞬时10万QPS的请求平滑处理为数据库可承受的2000 TPS。

4 动态扩容

场景:日常流量100台服务器足够,但大促时需要快速扩容到500台。

问题:固定资源无法应对业务波动,手动扩容效率低下。

解决方案:基于Kubernetes的HPA(Horizontal Pod Autoscaler)。

K8s HPA 的配置如下:

apiVersion: autoscaling/v2kind:HorizontalPodAutoscalermetadata:name:order-service-hpaspec:scaleTargetRef: apiVersion:apps/v1 kind:Deployment name:order-serviceminReplicas:2maxReplicas:10metrics:-type:Resource resource: name:cpu target: type:Utilization averageUtilization:60

效果:CPU利用率超过60%时自动扩容,低于30%时自动缩容。

5 灰度发布

场景:新版本代码存在内存泄漏,全量发布导致线上服务崩溃。

问题:一次性全量发布风险极高,可能引发全局故障。

解决方案:基于流量比例的灰度发布策略。

Istio流量染色配置如下:

apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3kind:VirtualServicemetadata:name:bookinfospec:hosts:-bookinfo.comhttp:-route: -destination: host:reviews subset:v1 weight:90# 90%流量走老版本 -destination: host:reviews subset:v2 weight:10# 10%流量走新版本

效果:新版本异常时,仅影响10%的用户,快速回滚无压力。

6 降级开关

场景:推荐服务超时导致商品详情页加载时间从200ms飙升到5秒。

问题:非核心功能异常影响核心链路用户体验。

解决方案:配置中心增加降级开关,如果遇到紧急情况,能 动态降级非关键服务。

Apollo配置中心的示例代码如下:

@ApolloConfigprivate Config config;public ProductDetail getDetail(String productId) { if(config.getBooleanProperty("recommend.switch", true)) { // 调用推荐服务 } // 返回基础商品信息}

效果:关闭推荐服务后,详情页响应时间恢复至200ms以内。

7 全链路压测

场景:某金融系统在真实流量下暴露出数据库死锁问题。

问题:测试环境无法模拟真实流量特征,线上隐患难以发现。

解决方案:基于流量录制的全链路压测。

实施步骤:

线上流量录制(如Jmeter+TCPCopy)影子库隔离(压测数据写入隔离存储)压测数据脱敏执行压测并监控系统瓶颈

效果:提前发现数据库连接池不足、缓存穿透等问题。

8 数据分片

场景:用户表达到10亿行,查询性能断崖式下降。

问题:单库单表成为性能瓶颈。

解决方案:基于ShardingSphere的分库分表。

分库分表的配置如下:

sharding: tables: user: actualDataNodes:ds_${0..1}.user_${0..15} tableStrategy: standard: shardingColumn:user_id preciseAlgorithmClassName:HashModShardingAlgorithm preciseAlgorithmType:HASH_MOD shardingCount:16

效果:10亿数据分散到16个物理表,查询性能提升20倍。

9 混沌工程

场景:某次机房网络抖动导致服务不可用3小时。

问题:系统健壮性不足,故障恢复能力弱。

解决方案:使用ChaosBlade模拟故障。

示例命令:

# 模拟网络延迟blade create network delay --time 3000 --interface eth0# 模拟数据库节点宕机blade create docker kill --container-id mysql-node-1

效果:提前发现缓存穿透导致DB负载过高的问题,优化缓存击穿防护策略。

10 立体化监控

场景:磁盘IOPS突增导致订单超时,但运维人员2小时后才发现。

问题:监控维度单一,无法快速定位根因。

解决方案:构建Metrics-Log-Trace三位一体监控体系。

技术栈组合:

Metrics:Prometheus + Grafana(资源指标)Log:ELK(日志分析)Trace:SkyWalking(调用链追踪)

定位问题流程如下 :

CPU利用率 > 80% → 关联日志检索 → 定位到GC频繁 → 追踪调用链 → 发现某个DAO层SQL未走索引

效果:故障定位时间从小时级缩短到分钟级。

总结

系统高可用建设就像打造一艘远洋巨轮。

冗余部署是双发动机,熔断降级是救生艇,监控体系是雷达系统。

但真正的关键在于:

故障预防比故障处理更重要(如混沌工程)自动化是应对复杂性的唯一出路(如K8s弹性扩缩)数据驱动的优化才是王道(全链路压测+立体监控)

没有100%可用的系统,但通过这10个实战技巧,我们可以让系统的可用性从99%提升到99.99%。

这0.99%的提升,可能意味着每年减少8小时的故障时间——而这,正是架构师价值的体现。

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