架构师训练营第 2 期 第 11 周命题作业

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。

系统不可用的原因

硬件故障，主服务所在机器宕机等。

软件 BUG，如代码层面的编写问题。

系统发布，如发布过程错误处理了分支在合并时的冲突。

并发压力，请求访问量超过了系统服务，数据库服务的承载能力，导致系统假死。

网络攻击，比如大量请求，XSS 攻击等。

外部灾害，比如地震，断电，工程队挖断了光缆等。

保障系统稳定高可用的方案

1、解耦

2、隔离

隔离首先依赖于解耦，按业务层面上划分，在物理层面上（部署在不同的服务器）实现隔离

具体有

（1）业务与子系统隔离：部分子系统的崩溃不能去影响到其他不相关的功能。

（2）微服务与中台架构：子系统更细粒度的拆分，且能做集群，能容灾备份，即使挂了部分微服务，不影响服务的整体可用，不影响到用户。

（3）生成者与消费者隔离：生产者与消费者部署在不同的服务器上，使用分布式消息队列（隔离开），如果一方出现故障不会影响到另一方。

（4）虚拟机与容器隔离：不同的业务可部署在不同的虚拟机里，如果某个虚拟机内的进程抛出了会停止运行的 BUG（比如 OOM），则不会影响其他虚拟机上的业务，容器同理。



3、异步

多线程编程：单一线程的故障不影响其他线程，也是把故障隔离开

反应式编程：依赖异步消息传递机制，组件解耦，故障单独处理。

异步通信网络编程：避免网络阻塞降低网络可用性

事件驱动异步架构：利用了消息队列达成生成者与消费者隔离的效果。



4、备份

集群设计：多台服务器，用来应对部分服务器宕机的场景

数据库复制：应付数据库压力过大，以及数据库服务器宕机等场景，

失效转移：当系统监控到某台服务器宕机，要把前往该服务器的请求，转移到其他服务器上。



5、幂等

因网络波动、调用、失效转移等会出现操作命令重发的场景，要小心考虑是否需要进行幂等性处理。



6、事务补偿

在单台服务器以及单台数据库服务器的操作时，如出现问题，通过传统事务回滚到事务前的状态。

在分布式环境下，可能业务操作在不同的服务器，不同的数据库连接，甚至不同的数据库，分布式事务有时候过于繁重，此时需要依赖业务逻辑上的逆操作，来补偿。



7、重试

当出现长时间未收到请求时，上级调用者可能需要重新调用。同时，上级的超时时间要大于下级操作时间之和。



8、熔断

服务（上某个方法）出现故障到一定程度，如单位时间内出错达到 50%,宣告该服务不可用，熔断器打开，调用该方法上的熔断方法去执行。过段时间尝试发送请求，判断是否维持熔断器开关打开状态。



9、限流

系统访问量超过系统承受能力，需要对请求进行限制，即需要抛弃部分用户请求，影响部分用户的使用。限流的方法：计数器算法（固定窗口、滑动窗口）、令牌桶算法，漏桶算法。

10、降级

非核心的功能可能有承担较大的压力，当整体系统压力上来时，可以把这些功能占用的资源让给其他功能。



11、异地多活

因自然灾害或生产事故等不可抗力导致的不可用，异地进行系统备份。

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。

  public final static String MD5(String s) {        char hexDigits[]={'0','1','2','3','4','5','6','7','8','9','A','B','C','D','E','F'};        try {            byte[] btInput = s.getBytes();            MessageDigest mdInst = MessageDigest.getInstance("MD5");            // 使用指定的字节更新摘要            mdInst.update(btInput);            // 获得密文            byte[] md = mdInst.digest();            // 把密文转换成十六进制的字符串形式            int j = md.length;            char str[] = new char[j * 2];            int k = 0;            for (int i = 0; i < j; i++) {                byte byte0 = md[i];                str[k++] = hexDigits[byte0 >>> 4 & 0xf];                str[k++] = hexDigits[byte0 & 0xf];            }            return new String(str);        } catch (Exception e) {            e.printStackTrace();            return "";        }    }


    public static final String salt = "ceshi_20200103";
    public static boolean checkPW(String id,String password,String md5pwd){        boolean result = false;        if(!"".equals(password) && !"".equals(md5pwd)){            result =  md5pwd.equals(MD5(password + salt));        }        return  result;    }