弹性原则

基础内容

定义：系统在面对突发负载或故障时仍能保持正常运行的能力

关键概念

• 弹性设计（Resilient Design）：系统能够自动恢复和调整以应对负载和故障
  • 实现技术
    • 冗余设计
      • 通过多实例、多数据中心等方式实现冗余，确保故障时有备用资源可用
      • 比如：多区域部署，跨数据中心的备份和故障转移
    • 隔离技术
      • 通过将系统分隔成独立的模块，避免故障扩散
      • 示例：使用容器（如 Docker）隔离应用环境，使用虚拟机（如 KVM）隔离操作系统环境
    • 动态调整
      • 根据实时监控的数据自动调整系统资源和配置
      • 工具：Kubernetes 的自动扩展（Horizontal Pod Autoscaler）、AWS 的 Auto Scaling
• 自动恢复（Self-Healing）：系统能够自动检测并恢复故障
  • 实现技术
    • 健康检查
      • 定期检查系统各个组件的健康状态，及时发现故障
      • 工具：Kubernetes 的 Liveness 和 Readiness Probes、AWS ELB
    • 自动重启
      • 在检测到组件故障时，自动重启故障组件
      • 工具：Kubernetes 的自动重启策略（RestartPolicy）、AWS EC2 的自动重启
    • 故障转移
      • 在检测到关键组件故障时，自动将流量切换到备用组件
      • 工具：AWS RDS的多可用区部署（Multi-AZ Deployment）
• 断路器模式（Circuit Breaker Pattern）：防止系统在故障情况下过载
  • 实现方式
    • 保护机制：在系统组件出现故障或响应变慢时，通过断路器模式快速失败，防止故障扩散，保护系统
    • 状态转换：断路器有三种状态：关闭、打开和半开
      • 关闭（Closed）：系统正常工作，所有请求通过
      • 打开（Open）：检测到故障后，断路器打开，所有请求快速失败
      • 半开（Half-Open）：经过一段时间后，断路器进入半开状态，部分请求允许通过，测试系统是否恢复正常
    • 快速失败：在故障发生时，立即返回错误响应，而不是让请求长时间等待，从而保护系统资源
  • 实现技术
    • 断路器库
      • 使用断路器模式库实现断路器功能
      • 工具：Netflix Hystrix、Resilience4j
    • 实时监控和报警
      • 监控系统各组件的状态，及时触发断路器
      • 工具：Prometheus、Grafana。
    • 重试机制
      • 在断路器打开期间，定期尝试恢复请求，确保系统恢复后能够正常运行
      • 实现：Exponential Backoff（指数退避算法）