容量保障核心技术与实战

开篇词 | 互联网时代,人人肩负容量保障的职责

吴骏龙

前阿里巴巴本地生活P8高级专家

你好,我是吴骏龙。欢迎你和我一起学习容量保障。

如果你现在还不知道“容量保障”到底是啥意思,那也不用着急。因为,容量保障其实就在你我身边。我们在使用的各种互联网应用,比如你点外卖使用的“饿了么”“美团外卖”等等,比如你使用的各种电商App,它们的稳定运行,背后靠的都是各类技术保障工作。

而在这些技术保障工作中,最重要的就是质量保障和容量保障这两类:

  • 质量保障,是确保服务功能正确,不出问题。比如,订单系统结算时,要保证金额正确。
  • 容量保障,是要保证服务在大量用户访问时,依然可以正常工作。比如,在“双11”购物节的超高访问量下,各电商网站依然能够稳定地运行。

而我,先后在eBay上海研发中心和阿里巴巴本地生活(前身是“饿了么”)工作近8年的时间,做的就是质量保障和容量保障相关的工作。

在eBay工作时,我主要负责质量保障工作,在部门内建立了完善的自动化测试体系和持续集成流水线,并将机器学习引入到软件测试工作中,解决了测试报告自动分析的难题。这些成果至今仍然是互联网行业的前沿研究方向。

后来我到了阿里本地生活,当时恰逢异地多活项目落地,随之而来的是全链路压测工作的启动。作为当时团队中的平台开发Leader,我有幸参与了这项浩大的工程,并主导负责了整个全链路压测的自动化和规范化工作。这是我第一次系统接触容量保障工作的重要环节,它就像是我的孩子一样成长。直到现在,我们曾经的团队成员聚首,对此还会津津乐道。

在全链路压测走向正轨以后,我渐渐发现仅通过全链路压测是无法全面保障系统容量安全的。于是,我将工作重点从全链路压测这个专项,转向了整个容量保障的体系化建设,致力于推动高效和富有层次的容量保障实践,并带队攻克了多项容量预测难题。我自己也作为阿里本地生活的全局容量保障负责人,固守着这一片碧海蓝天。

目前,我在一家创业公司继续我的质量保障和容量保障事业,而容量保障是我深耕最多的领域,也是我投入巨大热情的地方。

那为什么我想要开设这样一门课呢?

在我的职业生涯中,能够非常深刻地感受到,容量保障对于一家互联网公司的重要性,因为几乎每时每刻我都在回答这些问题:我负责的软件系统目前运行的很好,但是公司业务增长迅猛,如果访问量增加2倍,系统还能支撑吗?如果无法支撑2倍的访问量,哪些服务会首先成为瓶颈?这些服务如果采取扩容措施,需要扩容多少量?大规模促销活动场景下,容量风险如何识别和预防?

与此同时,随着互联网应用复杂度和系统架构复杂度的不断增加,容量保障涉及的工作越来越多,随之而来的误区和困惑也越来越多。

我在多个场合进行容量保障分享时,也经常被问及这样的问题:

  • 我们一直在做性能测试,为啥服务容量还是老出问题?
  • 容量保障,有没有套路可循?
  • 我们公司规模不大,没有专人去做容量保障,有没有成本低点的办法?
  • 我公司规模不大,业务也没有什么大促场景,需要做容量保障吗?

别着急,这个专栏我们就是来解决上面的问题。我写这个专栏的最大初衷,也是希望把我在容量保障领域的经验,总结成方法论分享给你,帮助构建一个全局视角,使你不仅知道容量保障该怎么做,还能深入理解为什么要这样做。

在互联网行业飞速发展的今天,除非我们的系统有非常固定的用户规模和长期不变的业务逻辑,否则,容量保障应当是每个互联网公司都需要广泛关注的工作。无论你是性能测试人员、研发人员、架构师、运维人员,或是现在流行的DevOps或SRE人员,都应当具备容量保障技能,重视容量保障工作。

看到这里,你是否会有困惑,性能测试、压测、扩容……这些词就代表容量保障吗?容量保障到底是什么呢?在这里,我就给你下个定义吧。

到底什么是容量保障

我们拆开来看,容量保障=容量+保障

容量是什么?容量是一个在生活中很常见的概念,我们喝水的杯子就有容量,我们每天上班搭载的地铁也有容量。广义的容量可以定义为:容器能够承载物质的量。杯子就是容器,水就是物质,杯子能够装多少水就是容量。

而从互联网技术视角出发,我们可以将软件系统或服务视为容器,流量或业务量视为物质,那么就可以得到互联网软件系统容量的概念,即“单位时间内软件系统能够承载的最大业务量”。

容量保障,就是用各种方法保证软件系统的容量充足,预防容量隐患的重要工作。

容量保障对于系统稳定性至关重要,如果一辆货车核载80吨,而我们塞进了100吨的货物,后果可想而知。互联网历史上多家大厂也曾发生过多次因容量问题引发的线上事故,比如某年春晚某头部电商的摇一摇红包活动短暂宕机,微博在娱乐圈出现热门事件时的频繁宕机,都对用户造成了巨大影响。以至于网友纷纷调侃,衡量明星火不火,就看微博是否为他/她宕机过。

容量保障难不难?

也许你会问,既然容量就是系统能承载的业务量,那我多加点服务器不就行了吗?但我要告诉你,容量保障不是这么简单的,否则就不会有上面那么多困惑了。

互联网场景下的容量保障工作是一项系统性工程,它的难点主要体现在以下几个方面。

1. 容量的不确定性: 一辆货车在交付时已经标注了核载重量,而互联网服务的容量受服务器资源、架构设计、网络传输状况和业务场景等多种条件制约,会呈现出不同的容量表现,很难得到确定解。

2. 容量评估的复杂性: 随着微服务架构的日益盛行,服务链路变得越来越复杂,任何一个环节出现容量瓶颈都有可能放大到整条链路,这给容量评估工作带来了难度。

3. 容量测试的不准确性: 容量测试的场景需要尽可能逼近真实情况,还需要保证被测服务的环境(服务资源、规模、配置等)与真实环境对等,但实际上受制于各种原因,我们很难做到完全仿真,因此容量测量的准确性也是一个挑战。

此外,容量保障还会牵扯到成本管理的问题,这也是一个难点。因为工程师主要面对的是技术问题,更关注技术层面的目标,而公司的管理层则倾向于将项目成果和业务需求作为核心目标。在实际业务发展过程中,尤其是在业务进攻期,系统所需资源比如:服务器、内存、硬盘、网络带宽等,它们的成本很容易被工程师们忽略,或者在很晚才被考虑。

从全局来看,如果前期对研发资源成本缺乏规划,等到业务发展到了一定规模,拿到机器账单的时候,惊呼“机器怎么这么费钱”,再想立即降低成本,可能已经错过了最佳时机,因为技术改造本身是一个相对长期的过程。很多公司的成本管理意识可能就如下图所示,是不健康的。

因此,容量规划是容量保障的一个核心环节和难点,不仅要保证服务能够承载相应的流量,还要确保以尽可能少的资源来承载这些流量;更进一步的,在当今开源节流的大背景下,我们还希望以尽可能低的人力成本,保障容量安全。

说了那么多难点,那么如何将它们变得不难呢?这就是我的这个专栏希望带给你的价值。

课程是如何设计的

在这次的专栏中,我将从技术视角出发构建一个容量保障体系化的大图,覆盖容量保障工作的方方面面,逐个击破,尽可能全面地展现容量保障各项技术的全貌。具体来说,会有以下三个部分。

  • 基础篇: 我将以容量保障工作的时间轴为主线,分别就目标、测量、分析、治理这几大工作展开,积累容量保障的通用方法,帮助你完成基础入门。
  • 进阶篇: 我将分几个独立专项话题,对容量保障工作中的一些前沿技术进行深入剖析,包括全链路压测、分布式压测平台的研发工作,以及AI预测容量、云原生下的容量保障新趋势等。这其中部分话题在业界甚至是第一次公开,非常值得学习。
  • 案例篇: 从案例场景出发,介绍双11大促场景下的容量保障工作如何做好,及小公司如何建立容量保障体系,并对容量保障组织建设给出我的建议。

在这里,我先为你总结一套较为适合互联网场景的容量保障方法论,如下图所示。先从“日常容量”和“大促容量”的目标出发,拆分出三个入口,分别对应计划事件(事先能够预知的新功能或大促活动)、突发事件(事先无法预知的紧急事件)和日常事件(常态化的容量表现)。再自上而下拆解出具体的策略(工作项、工具、规范、案例等),每一项策略再做具体细分,形成一个有机的整体。

在接下来的讲解中,我会再对这个方法论体系中的核心环节进行详细描述,帮助你更好地理解和落地。当然,这套方法论未必适合所有的场景和业务形态,但我认为,即便是在一个全新的领域,它也可以帮助你在最短的时间内,建立一套有效的容量保障体系。更重要的是,它提供了一种核心的思维方式

最后,我想跟你分享一句我很喜欢的名言,来自列宁:“我们不需要死读硬记,我们需要用基本的知识来发展和增进每个学习者的思考力”。希望这个专栏能够引发你的思考,助你早日成为一名容量保障的“尖兵”。

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