架构师训练营 1 期 -- 第十一周作业

作业一：

（至少完成一个）

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。

答：引起系统不可用的原因有很多，包括但不限于：

硬件故障，电源烧坏，内存条松动等。

软件bug。

系统发布时，系统也是不可用的。

并发压力导致的系统资源耗尽或服务等待。

网络攻击，带宽被耗尽或比如DDOS攻击，SOCKET句柄被耗尽。

自然灾害，整个机房被毁坏。



保证系统稳定高可用的方案也有很多，比如：

• 解耦，降低系统之间的耦合，可以提高系统的可用性。解耦的具体方案包括：高内聚，低耦合的设计原则，面向对象基本设计原则，面向对象设计模式，领域驱动建模等，

• 隔离，隔离可以降低系统之间的影响。常见的隔离方法包括：业务隔离，子系统隔离。微服务架构，中台架构。生产者与消费者隔离。容器隔离，虚拟机隔离。

• 备份，当主服务器宕机后，从服务器可以替代主服务器，提高系统可用性。

• 失效转移，使用备份方案是，重要的是怎样做好失效转移。可以借助zookeeper或者keepalive这样的框架来实现失效转移。

• 幂等，也是高可用架构需要考虑的问题，有些服务是天生幂等的，比如修改数据库操作。有些则需要考虑幂等，比如转账操作，可以在消息中加入事务ID，确保一个事务只被处理一次。

• 事务补偿。对于分布式系统中，对于失败的事务，可以执行相应的补偿。具体做法是记录每次事务日志，如果事务不成功，则对之前的操作进行逆操作。

• 重试，对于服务调用失败，可以适当尝试重试。重试需要确保上游服务超时时间>下游超时时间之和。

• 熔断，是微服务中的一种架构策略。可以避免服务级联失效。

• 限流，对服务进行保护，防止系统奔溃。限流的策略有很多种，计数器(固定窗口，滑动窗口)，令牌桶，漏桶，自适应限流等。

• 降级，在系统处于高并发访问时，禁止某些非核心服务。

• 异地多活。当一个数据中心不可用时，请求会发给其它数据中心。其难点是数据一致。



运维也会影响系统的可用性，从运维的角度，保证系统高可用可以做如下努力：

自动化测试可以极大的降低回归测试的人力成本，自动化测试适合比较稳定的系统。

对于较小的团队，自动化部署反而有优势，可以带来比较好的效果。

为了更好的验证线上产品的正确性，可以创建一个预发布环境，预发布服务器不对外提供服务，却与生产环境配置一样。在系统正式发布之前，先把产品发布到预发布服务器，待验证通过后，在把预发布服务器的代码更新到正式环境。

代码版本管控，有两种代码版本管控的方式。在主干分支上开发，然后创建分支进行发布。或者从主干创建分支分支，开发结束后合并到主干分支，只对主干分支进行发布。一般互联网公司都倾向使用第二种方式，但是也有一个缺点，就是当一个分支开发周期比较长时，会与主干分支有很大区别，解决方案是不断从主干分支拉取最新代码，确保开发分支的代码最新。

灰度发布是每次发布时，只在部分服务器上发布新版本，降低系统升级失败带来的风险。

另外需要对网站性能进行监控，实时获取系统运行状态，尽早发现系统问题。



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。





答：Python代码如下：

import hashlib
_USERS = {}
_SALT = '!23$56(*ADd%f5'
def login(username, password):
    cipher = get_cipher(password)
    _USERS[username] = cipher
    print(_USERS)
    pass
def check_password(username, password, cipher):
    cipher_in_db = _USERS[username]
    print('cipher:        {}'.format(cipher))
    print('cipher in db:  {}'.format(cipher_in_db))
    return cipher == cipher_in_db
def get_cipher(password):
    hash_fun = hashlib.sha256()  # 这里可以优化，不必每次都创建has_fun
    password = _SALT + password
    hash_fun.update(password.encode('utf-8'))
    cipher = hash_fun.hexdigest()
    return cipher
if __name__ == '__main__':
    username = 'test'
    password = 'password1'
    login('test', 'password1')
    cipher = get_cipher(password)
    check_result = check_password(username, password, cipher)
    print('check password result: {}'.format(check_result))



运行结果如下：