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云計算的基本概念和常見測驗點

2020-12-11 12:06:49 軟體設計

云計算的定義

對云計算的定義有很多方式,其實每種定義都能反映云計算的一些特點,比較常見的定義如下:

  • 美國國家標準與技術研究院(NIST):云計算是一種按使用量付費的模式,這種模式提供可用的、便捷的、按需的網路訪問,進入可配置的計算資源共享池(資源包括網路、服務、存盤、應用軟體、服務),這些資源能夠快被快速提供,只需投入很少的管理作業,或與服務進行很少的互動,
  • 劉鵬教授對云計算給出了長、短兩種定義:
  • 長定義是:云計算是一種商業計算模型,它將計算任務分布在大量計算機構成的資源池上,使各種應用系統能夠根據需要獲取計算力、存盤空間和資訊服務,
  • 短定義是:云計算是通過網路按需提供可動態伸縮的廉價計算服務

云計算的特點

  • 并行計算(Parallel Computing)、
  • 分布式計算(Distributed Computing)
  • 網格計算(Grid Computing)
  • 虛擬化(Virtualization)
  • 效用計算(Utility Computing)
  • 將基礎設施作為服務IaaS(Infrastructureas a Service): 消費者通過internet可以從完善的的計算機基礎設施獲取服務(硬體服務器租用)
  • 將平臺作為服務PaaS(Platform as a Service) :軟體的個性化定制開發
  • 將軟體作為服務SaaS(Software as a Service):通過internet提供軟體的模式

云化的基本概念

Cloud Native概念:核心改變是應用適合基礎設施,而不是基礎設施適合應用

應用上云

  1. 微服務架構:不是開發一個巨大的單體式的應用,而是將應用分解為小的、互相連接的微服務,一個微服務一般完成某個特定的功能,如下單管理、客戶管理等,每個服務都有自己的資料庫,微服務之間的資料傳遞可以通過服務暴露出的API來完成,
  2. Docker: 構建在LXC之上、基于行程容器的輕量級VM,非常適合微服務,

大資料上云

資料上云,一般來說有兩種經典模式:

  1. 托管模式: 核心是通過云的能力簡化了集群的創建、運維,以Amazon EMR為典型代表,
  2. 服務化模式:進一步簡化了大資料的使用,用戶不用關心集群、資源這些事情,只需要將大資料任務提交給大資料云,享受相應的服務即可,經典代表是微軟的Azure Data Lake Analytics,

上云測驗

功能性測驗點

  • 功能測驗:即確保被測系統所提供的服務符合預期,主要包括如下方面:
  • 系統驗證測驗:端到端的測驗
  • 用戶驗收測驗:
  • 互操作性測驗:切換基礎設施,仍然能無縫作業

非功能性測驗點

這些非功能性硬核關鍵點和云計算的特性有著必然的關系,同時也和服務的可靠性,服務的計量和治理有著密切的關系,簡單來說你要保證你的云服務的可靠性,可用性,可管理性,必須具有一些云化后的非功能性指標,因為你業務功能再好用,不可靠,對用戶來說是沒有保障的,如下8個硬核點就是云化的非功能指標,后續一節再分別講述,這些硬核點的的定義以及如何來測驗這些點,特別是第1,第2,第3,這三個缺一不可,否則你的軟體只是搬到云端,并不具備任何云計算的特性,也就是假云,

  1. 彈性,也叫自動伸縮
  • 說起彈性,先從常說的云服務器,ecs 說起,它就是Elastic Compute Service的縮寫 ,是一種處理能力可彈性伸縮的計算服務器,這是從IAAS (更偏硬體資源:CPU,記憶體,磁盤,網路)層來實作彈性,這解決了硬體或是底層資源的彈性;實際從提供云服務的軟體層現來看,還要有軟體自身的彈性,例如,需要根據時間或是其他的策略(基于流量,或是硬體資源的特定基線)橫向擴展,如高峰期,掛號服務需要10個節點才能保證支撐高峰期的并發量,非高峰期,再減少掛號服務節點,騰出計算資源做其他事情,在云上,實作集群節點的擴展是很簡單的事,配置好擴展策略即可,測驗的時候, 必須把彈性作為一個check point ,如何驗證,從前面其定義就能明白,這里就不再重復了,現在問題來了,動態擴的服務,如何讓集群感知,且可用呢,請看如下第2項
  1. 服務無狀態
  • 接上一個問題,動態擴的服務,如何讓集群感知,且可用呢?讓集群感知有兩個辦法,一是服務在橫擴的時候,向ELB(負載均衡)動態注冊(如果擴展了節點,需要手動配配置并重啟負載均勻相關組件,這不叫彈性),或是通過服務發現注冊組件來實作,這有很多成熟的技術,這里就不多說明,重點是,新橫擴出來的服務,加到集群后,要讓他能對處提供服務,這要求服務是無狀態的 ( 比如會話session ,或其他背景關系,不依賴服務所在屬主容器,如tomcat ,jetty,weblogic ,iis等),否則某個請求被路由到新擴的服務節點時,可能會為因為會話或背景關系的問題,導致服務在業務上不可用,測驗的時候, 必須把服務無狀態作為一個 check point,如果服務實作方,是通過在負載均衡上通過“ 黏住” 策略,來實作會話共享,的話,有一個大問題,當服務節點減少,或是某些服務節點掛掉時,之前這些服務節的服務的客戶端后續的請求,轉移到其他節點,session 就會丟失,通常做法是,把session或上文下外置在服務執行緒所在容器(tomcat ,jetty,weblogic ,iis等)之外,如memcache 中,redis 中,

  • 如何驗證這個無服務的檢查點呢?假定是一個Web 程式,通過關閉單一節點,再重啟檢查,是否為同一個session,測驗這個完全可以在非云環境來驗證,用一個單單一節點來測驗(非集群模式),比如先登錄,進入到某頁面,且準備做某個對session 有依賴的操作,這時,停下正要操作的功能,先停掉這個節點,然后重啟這個節點,,重啟后再在之前登錄的頁面上,接著做這前的作操作,并沒有提示要重登錄,或是session過期,操作成功,可以驗證;當然也可以用兩個節點來驗證(集群模 式),每個節點上,放兩個相面的頁面,在上面,列印出session id ,以及節點的名稱,先請求這頁面,記下列印的session id 及節點名,關掉任意一個節點,再重繪這頁面,看看列印的session id 一樣不,如一樣,只是節點名變了,說明服務是無狀態的,還有其他方法,這里只是拋磚引玉,提供一下思路,如純后臺API ,只要檢認證資訊是否過期,或是是否是同一個認證資訊,

  1. 多租戶支持
  • 既然是云上的服務,必須要求不同的客戶(租戶/單位/組織)都能使用,且互不影響,實作多租戶,通常有兩種隔離方式,邏輯隔離和物理隔離;邏輯隔離指,大家其用一套系統,只是在資料庫層在表中加一個欄位,資料所屬租戶;物理隔離,這每個租戶單獨部一套系統,測驗的時候, 必須把多租戶支持作為一個 check point,測驗方法,通過對隔離的闡述,自然就知道如驗證,支不支持多租戶,以及是以什么方式隔離,上面示例中,租戶注冊成功后,呼叫CloudFormation介面,自動部署的云進銷存業務系統,這實際是物理隔離
  1. 故障轉移/隔離
  • 云服務,一定會有出故障的時候,為了保政故障產生的影響最小,必須有應對故障的策略,故障轉移也分兩個層面的,,一個是IAAS層的,一個是業務服務自身的故障轉移,如整個系統宕機,或是有故障,利用鏡像,自動重新實體化一個實體,只是網路屬性未變,這是IAAS層面的,在PAAS看來,實際是和之前是無差別的,相當于,傳統方式下,快速啟用冗余或備用的服務器、系統、或者硬體接替它們作業;另一個是軟體層面,業務服務系統,在服務不可用時,支持的重試邏輯,同時支持重試,就要求保持冪等性(簡單說,對同一個資料做同一個操作,做一次和做N次,結果是一樣的),或對出錯的服務進行隔離,不隔離會引發雪蹦效應,或是采用服務降低的錯施,一句話,測驗的時候, 必須把故障轉移/隔離作為一個 check point, IAAS層的轉移,只需向云廠商確認即可,基本上云廠商這層面都已實作,軟體方面的故障處理,需要根據隔離策略來執行相應的測驗,細節具體根據具體應用再詳查,主要是不要漏過這個測驗點
  1. 服務限流保護
  • 既然是公有云,面向的是所有你的客戶,某些情況下,訪問量會爆增,或是受到惡意的訪問攻擊,這時服務的可靠性,隱定性也必須得到保障,通過對并發訪問/請求進行限制或者一個時間視窗內的請求進行限速來保護系統,一旦達到限制速率則可以拒絕服務或者排隊等待,從而使服務不會引過多的訪問而崩潰,這就是限流,

  • 測驗方法,通過壓測,或是增加到并發量,到系統支持的極限后,系統有沒有因訪問量太大而崩潰,測驗的時候, 必須把服務限流保護作為一個 check point

  1. 應用安全
  • 服務放云上,面向整個互連網,除了要應對惡意的攻擊,還要防止服務器被劫持,還要保證資料安全,和授權內訪問等等,安全是一個很專業的一個方向,測驗的時候, 也必須把安全作為一個 check point, 測驗人員在這方面,只能做一些常規的安全測驗,如SQL 注入,XSS跨站攻擊,敏感資訊是否明文傳輸, API的訪問是否要通過驗證,一些等存級別高的業務,還需要雙向認證,甚至實名認證等,其他的則需要請專業的安全公司進行全面的安全測驗,他們能掃描出系統存在的安全漏洞和不安全的因素,并給出好的整改建議,
  1. 呼叫鏈追蹤
  • 這要看服務是否是一個分布式應用,分布式應用中,系統存在互相呼叫的情況,形成一個 呼叫鏈,通常一個請求,會引發A組件,呼叫B,組件,B組件呼叫C ,C呼叫D,可能還有更長的呼叫鏈,實話說,呼叫鏈追蹤,有點偏向于運維,在測驗時,分布式環境下,不借助呼叫鏈追蹤有些問題根本沒法定位,比如說,某個請求出錯了,實際是錯呼叫鏈的哪個節點上,或是某個功能很慢,慢在哪,不借助于呼叫鏈追蹤,你都沒辦法跟程式,就算讓研發自己打斷點,也要搞死人的,分布式加集群,同一個服務,每次呼叫時,呼叫鏈都可能不一樣,上云的應用,通常是分布式用,作為測驗人員,也有必要把呼叫鏈追蹤作為一個 check point,才能在分布式場景下,提出定位更準,更專業的問題,而不只在BUG的表像上,開源呼叫鏈追蹤有zipkin,pinpoint,skywalking等,呼叫鏈跟蹤需要研發那邊來集成,測驗這邊要get到這個點和會使用,下圖是昨天用zipkin 的一個截屏示例
  1. 可視化服務治理(可觀測,可自動健康檢查,服務優雅關閉等)
  • 服務治理,也是偏運維的東東,他自身的定義,各位可以自行百度;在這里,我只簡單場景上來說明,服務治理的大概意思,你的服務在云上,可靠性要有保障,主要在于預防,不能抓瞎,真正問題發生了,就炸鍋了,需要通過可視化的方式,觀測到服務的狀態,健康狀態,流量情況,回應速度,并發量,資源使用情況等,并根據于些,采用自動或半自動的方式啟動彈性擴展,或是采取隔離,熔斷等措施,以保障服務的可用性,在devOps 大行其道的當下,測驗人員向運維多靠一點不是壞事,會給測驗提供更多靈感和帶來更多測驗手段,云上的服務,服務優雅關閉,順帶提一下,要關閉某個服務時,正在服務中運行相關業務執行緒會同進被關掉,也就意味著這些業務操作肯定要失敗,與之相反服務優雅關閉,指在關閉前,他會拒絕新的進求進來,同時要完成當前的所有業務后,才關閉,有點像銀行的視窗,不接受業務了,但要把當前正辦理的業務處理完,測驗人員以此作為一個 check point ,可用來驗證云服務實作水平的高低,又能為服務的可靠性測驗提代相關測驗手段/方法,這個點也要get 到,

參考文章:

  1. 大資料架構詳解從資料獲取到深度學習2016版第9章-大資料云華
  2. https://blog.csdn.net/MYPM_AndyLiu/article/details/90170835
  3. https://blog.csdn.net/weixin_41918841/article/details/95218043

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