关于复杂系统的思考:从语雀服务中断想到的

在 10 月 23 日,语雀服务出现了一次重大故障,中断时间超过 7 小时。具体来说,这次故障的起因是在执行系统升级操作期间,新的运维升级工具出现了 bug,导致华东地区生产环境的存储服务器被误下线。由于存储系统使用的机器类别过于陈旧,无法直接将其上线,这导致了恢复过程时间延长。尽管语雀的工程师们立刻进行了恢复工作,但由于数据量大,恢复方案有限,恢复过程耗时 4 小时,数据检验耗时耗时 2 小时。这次故障给用户带来了严重的影响,也让我们重新审视关于本次故障带来的思考。

我将整个复盘报告输入给到 chatGPT,其给我的回复如下:

从语雀的这次事故中,我们可以学到以下几个关键的教训:

  1. 重视运维工具的测试和质量保证:在这次事故中,新的运维升级工具的 bug 是导致故障的主要原因。这说明,即使是运维工具,也需要进行足够的测试和质量保证。在实际使用之前,应该在相似的环境中进行充分的测试,确保其稳定性和安全性。
  2. 灾备和恢复系统的重要性:即使有了数据备份,恢复仍然可能需要花费大量时间,这会导致服务中断时间过长。因此,除了定期备份数据外,还需要建立有效的灾备和恢复系统,以便在灾难发生时,能够快速恢复服务。
  3. 灾难恢复演练的必要性:定期的灾难恢复演练可以帮助我们在真实的灾难发生时,更快地恢复服务。通过演练,我们可以发现并解决恢复过程中可能存在的问题,提高恢复的效率。
  4. 高可用架构的重要性:高可用架构可以保证在部分系统组件发生故障时,整个系统仍能继续运行。在这次事故中,由于存储系统的故障,导致了整个服务的中断。如果有高可用架构,即使某个组件发生故障,也可以通过其他的组件提供服务,从而减少服务中断的可能性。
  5. 灾难通信的重要性:在灾难发生后,应该及时向用户通报情况,说明故障的原因,修复的进度,以及预计的恢复时间。这样可以增加用户的信任度,减少用户的不安。在这次事故中,语雀做了很好的灾难通信,及时向用户报告了故障的详情,以及修复的进度。
  6. 持续改进和学习的重要性:每次故障都是一次学习的机会。通过分析故障的原因,我们可以找出问题,改进系统,避免类似的故障再次发生。在这次事故中,语雀提出了一系列的改进措施,这表明他们有持续改进和学习的意识。

但是从复杂系统的角度来看这个事件:复杂系统的性质使得它们在面临故障时,能够以我们意料之外的方式表现出来。尽管我们可能已经在设计和实施阶段做了很多工作来确保系统的稳定性,但是在实际运行中,仍然会出现我们没有预见到的问题。

高尔在讨论复杂系统时提到:「具备故障防备能力的系统出故障的原因恰恰就是故障防备能力的失灵」。这是因为在设计防备系统时,我们往往会基于我们对系统的理解来设计,但是实际上,系统的行为可能会超出我们的理解范围。当系统的行为超出我们的预期时,我们的防备措施就可能会失效。

这与这次语雀服务故障的情况非常相似。尽管语雀设计了一套备份恢复机制,但是在实际的故障中,由于对系统的理解不足,这套机制并没有发挥出应有的效果,反而延长了恢复时间。

在许多情况下,一些复杂系统的故障并不是单一的、孤立的事件,而是由一系列的因素相互作用、相互影响的结果。这通常包括了系统设计、运维策略、人为错误等多个方面。

具备故障防备能力的系统,其设计和运营目标是提供连续、稳定的服务,即使在面临内部错误或外部攻击等影响时也能持续运行。这种系统通常包含冗余的组件、自动故障切换机制、灾难恢复策略等措施,以保证系统的正常运行。

然而,这些故障防备能力本身可能成为系统故障的源头,原因可能有以下几点:

  1. 复杂性故障防备能力会增加系统的复杂性,复杂性本身就可能带来故障。例如,冗余的组件需要保持同步,如果同步机制出现问题,可能导致数据不一致,进而产生故障。

  2. 人为错误故障防备能力的维护和操作需要人工参与,人为操作错误可能导致防备能力失灵。如语雀故障案例中,运维工具的 bug 就是人为因素导致的。

  3. 预期和实际的差距:故障防备能力的设计和实施都是基于对可能故障的预期,但实际发生的故障可能超出了预期,导致防备能力无法应对。

面对一个每天都在演化的复杂系统,我们应该做些什么呢?

面对复杂,我们第一个能想到的原则应该就是 KISS 原则了。

「KISS」 原则是 「Keep It Simple, Stupid」 的缩写,这是一种广泛应用于工程、设计和决策过程中的设计原则。其最主要的理念就是保持事物的简单性。

KISS 原则主张:

  • 避免不必要的复杂性
  • 优先选择简单、清晰和直观的解决方案
  • 不要添加不必要的特性或功能
  • 简单的设计更易于维护、理解和修改

这个原则并不是说所有的事物都必须以最简单的方式来完成,而是鼓励我们在设计和决策过程中,优先考虑最简单和最直接的方法,除非有充分的理由去选择更复杂的方案。

简单性是一个非常重要的设计目标,因为它可以降低错误的可能性,提高系统的可靠性,减少维护的难度,提高效率,以及其他许多好处。

我们如果应用了以下的一些建议,应该可以往 KISS 原则靠近一些:

  1. 明确需求:首先明确我们试图解决的问题是什么。这有助于避免在设计和实现过程中添加不必要的功能或复杂性。

  2. 简化设计:在设计过程中,始终问自己是否可以把事情做得更简单。避免过度设计,只实现真正需要的功能。

  3. 模块化:把大问题分解成小问题,每个小问题都可以用简单的方式解决。这样,每个模块都保持简单,而整个系统则由这些简单模块组成。

  4. 避免不必要的优化:过早的优化可能会增加复杂性。除非确定优化会带来显著的好处,否则最好先实现功能,然后再考虑优化。

  5. 使用已有的解决方案:如果有已经存在的工具或库可以满足我们的需求,那就使用它,而不是从头开始创建。这样可以降低复杂性,同时节省时间。

  6. 代码和设计的清晰性:代码应该易于理解,设计应该直观。这不仅提高了可维护性,也让其他团队成员更容易理解你的工作。

  7. 定期回顾和重构:随着时间的推移和需求的变化,我们可能需要调整或简化现有的设计。定期回顾我们的代码和设计可以帮助我们找出可以简化的地方。

作为一个技术管理者应该作些什么呢?我认为最应该做的是拒绝那些让系统变得复杂的不合理需求,守好技术实现的大门。

面对复杂系统,我们需要对系统有深入的理解,尽可能地简化系统,避免不必要的复杂性。通过模块化设计,将复杂系统分解为相对独立的部分,每个部分都可以单独理解和测试。并且设计出健壮的错误处理和恢复机制,同时也需要进行持续的监控和回顾。只有这样,才能提升系统的稳定性,减少服务中断的可能性。

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