第十一周作业

作业一

1、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。

引起故障的原因

• 硬件故障

• 软件 bug

• 系统发布

• 并发压力

• 网络攻击

• 外部灾害

解决方案如下：

解耦

• 高内聚、低耦合的组件设计原则

• 面向对象基本设计原则

• 面向对象设计模式

• 领域驱动设计建模

隔离

• 业务与子系统隔离

• 微服务与中台架构

• 生产者消费者隔离

• 虚拟机与容器隔离

异步

• 多线程编程

• 反应式编程

• 异步通信网络编程

• 事件驱动异步架构

备份

• 集群设计

• 数据库复制：CAP 原理

Failover （失效转移）

• 数据库主主失效转移。

• 负责均衡失效转移。

如何确认失效，需要转移？

设计无状态的服务。

幂等

应用调用服务失败后，会将调用请求重新发送到其它服务器，但是这个失败可能是虚假的失败。比如服务以及处理成功，但是因为网络故障应用没有收到响应，这时应用重新提交请求就导致服务重复调用，如果这个服务是一个转账操作，就会产生严重的后果。

服务重复调用有时候是无法避免的，必须保证服务重复调用和调用一次产生的结果相同，即服务具有幂等性。有些服务天然具有幂等性，比如将用户性别设置为女性，不管设置多少次，结果都一样。但是对于交易等操作，问题就会比较复杂，需要通过交易编号等信息进行服务调用有效性校验，只有有效的操作才继续执行。

事务补偿

• 传统事务的 ACID：原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔离性（Isolation，又称独立性）、持久性（Durability）。

• 分布式事务的 BASE：基本可用（Basic Availability）、软状态（Soft-State）、最终一致性（Eventual Consistency）。

事务补偿：通过执行业务逻辑逆操作，使事务回滚到事务前状态

重试

远程服务可能会由于线程阻塞、垃圾回收或者网络抖动，而无法及时返还响应，调用者可以通过重试的方式修复单词调用的故障。

• 上游调用者超时时间要大于下游调用者超时时间之和。

熔断

当某个服务出现故障，响应延迟或者失败率增加，继续调用这个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。

• 断路器三种状态：关闭，打开，半开。

• Spring Cloud 断路器实现：Hystrix

限流

在高并发场景下，如果系统的访问量超过了系统的承受能力，可以通过限流对系统进行保护。限流是指对系统的用户请求进行流量限制，如果访问量超过了系统的最大处理能力，就会丢弃一部分的用户请求，保证整个系统可用，保证大部分用户是可以访问系统的。这样虽然有一部分用户的请求被丢弃，产生了部分不可用，但还是好过整个系统崩溃，所有的用户都不可用要好。

限流的几种方法：

• 计数器算法（固定窗口，滑动窗口）

• 令牌桶算法

• 漏桶算法

降级

有一些系统功能是非核心的，但是它也给系统产生了非常大的压力，比如说在电商系统中又确认收货这个功能，即便我们不去确认收货，系统也会超时自动确认收货。

但是实际上确认收货这个操作是一个非常重的操作，因为它会对数据库产生很大的压力：它要进行更改订单状态，完成支付确认，并进行评价等一系列操作。如果在系统高并发的时候去完成这些操作，那么会对系统雪上加霜，使系统的处理能力更加恶化。

解决办法就是在系统高并发的时候，比如说像淘宝双 11 的时候，当前可能整天系统都处于一种极限的高并发访问压力之下，这时候就可以将确认收货、评价这些非核心的功能关闭，将宝贵的系统资源留下来，给正在购物的人，让他们去完成交易。

异地多活

如果整个数据中心都不可用，比如说数据中心所在城市遭遇了地震，机房遭遇了火灾或者停电，这样的话，不管我们的设计和系统多么的高可用，系统依然是不可用的。

为了解决这个问题，同时也为了提高系统的处理能力和改善用户体验，很多大型互联网应用都采用了异地多活的多机房机构策略，也就是说数据中心分布在多个不同地点的机房里，这些机房都可以对外提供服务，用户可以连接任何一个机房进行访问，这样每个机房都可以提供完整的系统服务，即使某一个机房不可使用，机房也不会宕机，依然保持可用。

异地多活的难点是数据一致。

2、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 Boolean checkPW(String userId, String originalPassword, String encryptedPassword) {    StringBuffer pwdBuff= new StringBuffer();    //根据userId，获取到数据库中已经保存的salt,或者使用userId做为盐    String salt= userId;    //先将明文和salt进行拼接，再进行MD加密    pwdBuff.append(salt).append(originalPassword);    //对pwdBuff使用sha1进行加密,再和密文进行比较    return encryptedPassword.equals(SecureUtil.sha1(SecureUtil.md5(pwdBuff.toString())));  }

作业二 总结