【架构师训练营 1 期】第十一周作业

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发布于: 2020 年 12 月 07 日
作业一：导致系统不可用的原因有哪些？保障系统稳定高可用的方案有哪些？请分别列举并简述。
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系统不可用的常见原因（个人理解）：
1、系统模块之间耦合度过高。
2、子系统/模块之间未隔离开。
3、大量的同步调用。
4、未做灾备、未做容灾策略（失效转移）
5、缺少重试机制。
6、未完善熔断、限流、降级机制（面对高并发时显得脆弱）。
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以我公司为例，18年初为了快速上线预约订票业务，开发就像跟时间赛跑，班次、订单、评价、支付、发票等全部放在一个系统里，模块之间强耦合。在18年年底时因发票业务的故障导致整个系统无法订票。在19年春节时，又因为支付业务里使用了大量的同步调用，导致支付长时间等待阻塞，造成大量乘客订票无响应。后续发现数据库QPS一直居高不下，数据库节点服CPU时不时被打满，只能重启得以恢复。
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针对前期的问题，我们进行了几次整改。将各业务模块拆分成各个子系统，互不干扰。各服务均采用异步调用，同时对高频查询的数据做了缓存处理，并对数据库进行读写分离。目前系统运行情况已大有改观，现还在持续升级逐步实现微服务化。
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保障系统稳定高可用的方案（课程笔记+小结）：
一、提升系统高可用性之——解耦
1、高内聚、低耦合的组件设计原则。
2、面向对象基本设计原则。
3、面向对象设计模式。
4、领域驱动设计建模。
 
二、提升系统高可用性之——隔离
1、业务与子系统隔离。
2、微服务与中台架构。
3、生产者与消费者隔离。
3、虚拟机与容器隔离。
 
三、提升系统高可用性之——异步
1、多线程编程。
2、反应式编程。
3、异步通信网络编程。
4、事件驱动异步架构。
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四、提升系统高可用性之——备份
1、集群设计
2、数据库复制
（CAP原理）
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五、提升系统高可用性之——Failover（失效转移）
1、数据库主主失效转移。
2、负载均衡失效转移。
（确认失效—>需要转移）
（设计无状态的服务）
 
六、提升系统高可用性之——幂等
一个请求多次（调用）处理的结果要相同。
 
七、提升系统高可用性之——事务补偿
通过执行业务逻辑拟操作，使事务回滚到事务前状态。
 
八、提升系统高可用性之——重试
由于线程阻塞、垃圾回收或网络抖动，而无法及时返回，调用者可通过重试的方式修复单次调用的故障。（上游调用者超时时间要大于下游调用者超时时间之和。换言之上游超时时间要长一点，下游超时时间要段一段）
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九、提升系统高可用性之——熔断
当某个服务出现故障、延迟等情况，继续调用该服务会导致调用者请求阻塞，资源消耗增加，进而出现服务级联失效，这种情况下使用断路器阻断对故障服务的调用，
从而降低某一服务故障而对整个系统造成的影响。
 
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十、提升系统高可用性之——限流
高并发场景下，若访问量超过了系统承受能力，可用通过对用户请求进行流量限制，即若访问量超过系统最大处理能力，则丢弃一部分请求，保证大部分用户可访问，（舍小顾全）进而提高整个系统的可用性。
限流算法：
1、计数器算法（固定窗口算法）（改进：滑动窗口算法）
2、令牌桶算法
3、漏桶算法（流量相对均匀）
4、自适应限流（实时自动评估QPS）
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十一、提升系统高可用性之——降级
在高并发时，关闭一些非核心功能（降低服务等级），将资源留给核心业务。
 
十二、提升系统高可用性之——异地多活
在多个地区部署数据中心，每个数据中心都是活跃的。
难点：每个数据中心如何保障数据一致
 
作业二：请用你熟悉的编程语言写一个用户密码验证函数，Boolean checkPW（String 用户 ID，String 密码明文，String 密码密文），返回密码是否正确 boolean 值，密码加密算法使用你认为合适的加密算法。
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/**
     * 验证密文(MD5)
     * @param userId 用户ID
     * @param plainPwd 明文
     * @param cipherPwd 密文
     * @return 是否验证成功
     * @throws NoSuchAlgorithmException 异常
     */
    public Boolean checkPwdByMD5(String userId, String plainPwd, String cipherPwd)
            throws NoSuchAlgorithmException {
        MessageDigest digest = MessageDigest.getInstance("MD5");
        digest.update((userId + plainPwd).getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
        byte[] bytes = digest.digest();
        return new BASE64Encoder().encode(bytes).equals(cipherPwd);
    }
    /**
     * 验证密文(SHA1) (40位密文) (比MD5更加安全, 运行速度比MD5慢)
     * @param userId 用户ID
     * @param plainPwd 明文
     * @param cipherPwd 密文
     * @return 是否验证成功
     * @throws NoSuchAlgorithmException 异常
     */
    public Boolean checkPwdBySHA1(String userId, String plainPwd, String cipherPwd)
            throws NoSuchAlgorithmException {
        MessageDigest digest = MessageDigest.getInstance("SHA-1");
        digest.update((userId + plainPwd).getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
        byte[] bytes = digest.digest();
        StringBuilder hexStr = new StringBuilder();
        for (byte b : bytes) {
            String shaHex = Integer.toHexString(b & 0xFF);
            if (shaHex.length() < 2) {
                hexStr.append(0);
            }
            hexStr.append(shaHex);
        }
        return hexStr.toString().equals(cipherPwd);
    }
    /**
     * 验证密文(SHA256) (64位密文)
     * @param userId 用户ID
     * @param plainPwd 明文
     * @param cipherPwd 密文
     * @return 是否验证成功
     * @throws NoSuchAlgorithmException 异常
     */
    public Boolean checkPwdBySHA256(String userId, String plainPwd, String cipherPwd)
            throws NoSuchAlgorithmException {
        MessageDigest digest = MessageDigest.getInstance("SHA-256");
        digest.update((userId + plainPwd).getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
        byte[] bytes = digest.digest();
        StringBuilder strBuf = new StringBuilder();
        for (byte b : bytes) {
            String temp = Integer.toHexString(b & 0xFF);
            if (temp.length() == 1) {
                strBuf.append("0");
            }
            strBuf.append(temp);
        }
        return strBuf.toString().equals(cipherPwd);
    }
﻿
发布于: 2020 年 12 月 07 日阅读数: 21
诺乐

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