不完全指南:通過可觀察性實現CI/CD的高可用性

隨着技術革新的加速,全球雲計算領域正經歷着一場劇烈的演變。據《福布斯》預計,到2025年,企業將在雲計算基礎設施上花費超過1686億美元。

由於大多數應用程序發佈都依賴於雲基礎設施,因此擁有良好的持續集成和持續交付(CI/CD)管道以及端到端可觀察性對於確保高可用性系統至關重要。通過在CI/CD管道中集成可觀察性工具,組織可以增加部署頻率、最大限度地降低風險並構建高可用性系統。

本文將幫助您瞭解可觀察性和高可用性的關鍵概念以及如何將可觀察性集成到CI/CD中以創建高可用性系統。

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一、SRE中的可觀察性和高可用性

SRE(站點可靠性工程)是指使用軟件工具自動執行IT基礎架構任務的做法,如系統管理和應用程序監控。而可觀察性提供對應用程序性能的實時洞察,能爲SRE團隊提供必要的工具來深入瞭解系統的性能。

1、可觀察性的組成部分

可觀察性涉及三個基本要素:

  • 指標——系統性能和用戶體驗各方面的可測量數據;

  • 日誌——事件發生後審查的詳細事件信息;

  • 跟蹤——複雜架構中的端到端可視性,幫助您瞭解跨服務的請求。

它們共同全面描繪了系統的行爲、性能和交互。SRE團隊可以分析這些可觀察性數據,做出數據驅動的決策並快速解決問題,從而確保系統高度可用。

 

2、可觀察性在高可用性中的作用

高可用性意味着通過最大限度地減少停機時間來確保系統保持運行,瞭解系統的行爲、性能和對各種條件的響應是實現高可用性的關鍵。

企業必須確保其開發和SRE團隊能夠熟練地預測和解決系統故障、意外流量高峯、網絡問題和軟件錯誤,以便爲用戶提供流暢的體驗。

可觀察性對於評估高可用性至關重要,它通過持續監控對系統健康至關重要的特定指標(例如延遲、錯誤率、吞吐量、飽和度等)來提供實時健康檢查。偏離正常行爲會觸發警報,使SRE團隊能夠在潛在問題影響可用性之前主動解決它們。

 

3、可觀察性如何幫助SRE團隊

每個可觀察性組件都對系統性能的不同方面提供了獨特的見解。這些組件使SRE團隊能夠主動監控、診斷和優化系統行爲。SRE團隊使用指標、日誌和跟蹤的一些用例包括事後審查、系統弱點識別、容量規劃和性能優化。

(1)事後回顧

可觀察性工具允許SRE團隊查看過去的數據,以分析和了解事件、異常或中斷期間的系統行爲。詳細的日誌、指標和跟蹤提供了事件的時間線,有助於確定問題的根本原因。

(2)識別系統弱點

可觀測性數據有助於瞭解系統在各種條件下的行爲方式,從而找出系統弱點。通過分析指標、日誌和跟蹤,SRE團隊可以識別可能表明存在漏洞、性能瓶頸或容易發生故障的區域的模式或異常。

(3)容量規劃和性能優化

通過收集和分析與資源利用率、響應時間和系統吞吐量相關的指標,SRE團隊可以就容量需求做出明智的決策。這種主動方法可確保系統充分擴展以處理預期的工作負載,並優化其性能以滿足用戶需求。簡而言之,可以在非高峯時段輕鬆縮減資源,或在需求激增時增加資源。

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4、可靠性的SRE最佳實踐

從本質上講,SRE實踐旨在使用指導SRE團隊的兩個關鍵原則來創建可擴展且高度可靠的軟件系統:SRE黃金信號和服務級別目標(SLO)。

(1)瞭解SRE黃金信號

SRE黃金信號是一組關鍵指標,可提供系統運行狀況和性能的整體視圖。四個主要黃金信號是:

  • 延遲——系統統響應請求所需的時間。高延遲會對用戶體驗產生負面影響。

  • 流量——系統統處理的請求量。監控有助於預測和響應不斷變化的需求。

  • 錯誤——錯誤率升高可能表明存在軟件錯誤、基礎設施問題或其他可能影響可靠性的問題。

  • 飽和度——系統資源(如CPU、內存或磁盤)的利用率。它有助於識別潛在的瓶頸並確保系統有足夠的資源來處理負載。

(2)制定有效的SLO

SLO定義了服務旨在實現的可靠性或性能目標水平。它們通常以特定時間段內的百分比表示。SRE團隊使用SLO來明確系統行爲、可用性和可靠性的期望。他們持續監控SRE黃金信號以評估系統是否滿足其SLO。如果系統低於定義的SLO,則會觸發對服務架構、容量或其他方面的重新評估,以提高可用性。企業可以使用可觀察性工具根據關鍵指標的預定閾值設置警報。

(3)定義緩解策略

自動執行重複性任務(例如配置管理、部署和擴展)可降低人爲錯誤的風險並提高系統可靠性。在關鍵組件中引入冗餘可確保一個區域的故障不會導致整個系統的中斷。這可能涉及冗餘服務器、數據中心甚至雲提供商。此外,實施部署回滾機制可讓SRE團隊在新版本出現問題時快速恢復到穩定狀態。

 

二、零停機時間的CI/CD管道

通過有效的CI/CD管道實現零停機時間,服務可以爲用戶提供對最新版本的持續訪問。讓我們來看看爲確保零停機時間而採用的一些關鍵策略。

1、確保零停機時間的管道設計策略

一些可最大程度減少中斷並最大程度提升用戶體驗的策略包括藍綠部署、金絲雀發佈和功能切換。讓我們更詳細地瞭解一下它們。

(1)藍綠部署

藍綠部署涉及維護兩個相同的環境(藍色和綠色),其中只有一個環境每次主動處理生產流量。部署更新時,流量會從當前(藍色)環境無縫切換到新(綠色)環境。這種方法可確保停機時間最短,因爲轉換是即時的,因此在出現問題時可以快速回滾。

(2)金絲雀發佈

金絲雀發佈涉及先向一小部分用戶部署更新,然後再向所有人推出。這種循序漸進且可控的方法使團隊能夠監控真實環境中的潛在問題,同時減少影響。如果金絲雀組沒有遇到重大問題,則部署將發佈給更廣泛的受衆。

(3)功能切換

功能切換或功能標記使開發人員能夠獨立於其他功能控制新功能在生產中的可見性。通過打開或關閉功能,團隊可以將代碼發佈到生產中,但可以動態激活或停用特定功能,而無需部署新代碼。這種方法提供了靈活性,允許逐步推出或回滾功能,而無需重新部署整個應用程序。

 

2、確保高可用性的CI/CD最佳實踐

成功實施CI/CD管道以實現高可用性通常需要經過深思熟慮和反覆試驗。雖然實施方法多種多樣,但遵循最佳實踐可以幫助您避免常見問題並更快地改進管道。您可以在CI/CD管道中實施一些行業最佳實踐以確保零停機時間,這些實踐包括自動測試、工件版本控制和基礎設施即代碼(laC)。

(1)自動化測試

您可以使用全面的測試套件(包括單元測試、集成測試和端到端測試)在開發過程的早期識別潛在問題。集成期間的自動化測試可確保代碼更改的可靠性,從而降低在部署期間引入嚴重錯誤的可能性。

目前市面上有很多自動化測試工具,禪道團隊同樣自研了開源的自動化測試框架ZTF和通用數據生成器ZenData,加上禪道項目管理軟件構成了專業的自動化測試解決方案,可以幫助用戶實現規模化自動化測試,提升測試效率。

(2)工件版本控制

通過爲工件(例如已編譯的二進制文件或可部署的軟件包)分配唯一版本,團隊可以系統地跟蹤隨時間推移的變化。這種做法可以精確識別特定的代碼迭代,從而簡化調試、故障排除和回滾過程。版本控制工件可確保可追溯性,並在部署期間出現問題時方便回滾到以前的版本。

(3)基礎設施即代碼

利用基礎設施即代碼來定義和管理基礎設施配置,IaC確保開發、測試和生產環境之間的一致性,從而降低部署相關問題的風險。

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3、將可觀察性集成到CI/CD管道中

在CI/CD期間觀察構建成功率、部署持續時間和資源利用率等關鍵指標,可以瞭解CI/CD管道的運行狀況和效率。可觀察性可以在持續集成(CI)和持續部署(CD)期間以及部署後實現。

(1)持續集成中的可觀察性

可觀察性工具可捕獲CI過程中的關鍵指標,例如構建成功率、測試覆蓋率和代碼質量。這些指標可立即反饋代碼庫的健康狀況。日誌記錄可記錄CI過程中的事件和活動。日誌可幫助開發人員和CI/CD管理員解決問題並瞭解執行流程。跟蹤工具可深入瞭解CI任務的執行路徑,使團隊能夠識別瓶頸或需要優化的領域。

(2)持續部署中的可觀察性

可觀察性平臺實時監控CD管道,跟蹤部署成功率、部署持續時間和資源利用率。可觀察性工具與部署工具集成,以在部署之前、期間和之後捕獲數據。基於預定義閾值或CD指標異常的警報會將潛在問題通知團隊,從而實現快速干預並最大限度地降低部署錯誤代碼的風險。

(3)部署後可觀察性

應用程序性能監控工具可讓您深入瞭解已部署應用程序的性能,包括響應時間、錯誤率和事務跟蹤。這些信息對於識別和解決部署期間和部署後出現的問題至關重要。具有錯誤跟蹤功能的可觀察性平臺有助於查明並確定部署代碼中出現的軟件錯誤或問題的優先級。從部署後環境中彙總日誌可以全面瞭解系統行爲,並有助於故障排除和調試。

 

三、利用好可觀察性

可觀察性和高可用性之間的共生關係對於滿足敏捷、以用戶爲中心的開發環境的需求至關重要。通過實時監控、警報和部署後洞察,可觀察性在實現和維護高可用性方面發揮着重要作用。

雲提供商現在正在利用拖放界面和自然語言工具來消除部署和管理雲基礎設施對高級技術技能的需求。因此,通過結合CI/CD和可觀察性的強大功能,創建高可用性系統比以往任何時候都更容易。

 

*該文爲翻譯文章,參考文章:Lipsa Das 的 Achieving High Availability in CI/CD With Observability

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