Teenuse avastamine: süvauuring tervisekontrolli mehhanismidesse

Mikroteenuste ja hajusüsteemide maailmas on teenuse avastamine kriitilise tähtsusega komponent, mis võimaldab rakendustel üksteist leida ja suhelda. Lihtsalt teenuse asukoha teadmisest ei piisa. Peame ka tagama, et teenus oleks terve ja suudaks päringuid käsitleda. Siin tulevad mängu tervisekontrollid.

Mis on teenuse avastamine?

Teenuse avastamine on teenuste automaatse tuvastamise ja leidmise protsess dünaamilises keskkonnas. Traditsioonilistes monoliitsetes rakendustes asuvad teenused tavaliselt samas serveris ja nende asukohad on eelnevalt teada. Mikroteenused seevastu juurutatakse sageli mitmes serveris ja nende asukohad võivad sageli muutuda skaleerimise, juurutuste ja rikete tõttu. Teenuse avastamine lahendab selle probleemi, pakkudes tsentraalset registrit, kuhu teenused saavad end registreerida ja kliendid saavad saadaolevate teenuste kohta päringuid teha.

Populaarsed teenuse avastamise tööriistad on järgmised:

• Consul: teenusevõrgu lahendus teenuse avastamise, konfiguratsiooni ja segmenteerimise funktsioonidega.
• Etcd: hajutatud võtme-väärtuse salvestus, mida tavaliselt kasutatakse teenuse avastamiseks Kuberneteses.
• ZooKeeper: tsentraliseeritud teenus konfiguratsiooniteabe säilitamiseks, nime andmiseks, hajusünonimiseerimise ja rühmateenuste pakkumiseks.
• Kubernetes DNS: DNS-põhine teenuse avastamise mehhanism, mis on sisse ehitatud Kubernetesesse.
• Eureka: teenusregister, mida kasutatakse peamiselt Spring Cloud keskkondades.

Tervisekontrollide tähtsus

Kuigi teenuse avastamine pakub teenuste leidmise mehhanismi, ei garanteeri see, et need teenused on terved. Teenus võib olla registreeritud teenusregistris, kuid tal võivad olla probleemid, nagu suur protsessori kasutus, mälulekked või andmebaasi ühenduse probleemid. Ilma tervisekontrollideta võivad kliendid tahtmatult suunata päringuid mittetoimivatele teenustele, mis põhjustab kehva jõudlust, vigu ja isegi rakenduste katkestusi. Tervisekontrollid pakuvad võimalust pidevalt jälgida teenuste tervist ja automaatselt eemaldada mittetoimivad eksemplarid teenusregistrist. See tagab, et kliendid suhtlevad ainult tervete ja reageerivate teenustega.

Kujutage ette stsenaariumi, kus e-kaubanduse rakendus kasutab maksete töötlemiseks eraldi teenust. Kui makseteenus on ülekoormatud või tekib andmebaasi viga, võib see siiski olla teenusregistris registreeritud. Ilma tervisekontrollideta saadaks e-kaubanduse rakendus jätkuvalt maksepäringuid ebaõnnestuvale teenusele, mis põhjustab ebaõnnestunud tehinguid ja negatiivse kliendikogemuse. Kui tervisekontrollid on paigas, eemaldatakse ebaõnnestunud makseteenus automaatselt teenusregistrist ja e-kaubanduse rakendus saab päringuid ümber suunata tervele eksemplarile või veaga graatsiliselt hakkama saada.

Tervisekontrollide tüübid

Teenuste tervise jälgimiseks saab kasutada mitut tüüpi tervisekontrolle. Levinumad tüübid on järgmised:

HTTP tervisekontrollid

HTTP tervisekontrollid hõlmavad HTTP päringu saatmist teenuse konkreetsesse lõpp-punkti ja vastuse olekukoodi kontrollimist. Olekukood 200 (OK) näitab tavaliselt, et teenus on terve, samas kui muud olekukoodid (nt 500 Internal Server Error) näitavad probleemi. HTTP tervisekontrolle on lihtne rakendada ja neid saab kasutada teenuse põhifunktsioonide kontrollimiseks. Näiteks võib tervisekontroll uurida teenuse lõpp-punkti `/health`. Node.js rakenduses, mis kasutab Expressi, võib see olla sama lihtne kui:

app.get('/health', (req, res) => {
  res.status(200).send('OK');
});

Konfiguratsiooninäited:

Consul

{
  "service": {
    "name": "payment-service",
    "port": 8080,
    "check": {
      "http": "http://localhost:8080/health",
      "interval": "10s",
      "timeout": "5s"
    }
  }
}

Kubernetes

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: payment-service
spec:
  containers:
  - name: payment-service-container
    image: payment-service:latest
    ports:
    - containerPort: 8080
    livenessProbe:
      httpGet:
        path: /health
        port: 8080
      initialDelaySeconds: 3
      periodSeconds: 10

TCP tervisekontrollid

TCP tervisekontrollid hõlmavad katset TCP ühenduse loomist teenuse konkreetsesse porti. Kui ühendus luuakse edukalt, loetakse teenus terveks. TCP tervisekontrollid on kasulikud veendumaks, et teenus kuulab õiget porti ja aktsepteerib ühendusi. Need on lihtsamad kui HTTP kontrollid, kuna nad ei kontrolli rakenduse kihti. Põhikontroll kinnitab pordi juurdepääsetavust.

Konfiguratsiooninäited:

Consul

{
  "service": {
    "name": "database-service",
    "port": 5432,
    "check": {
      "tcp": "localhost:5432",
      "interval": "10s",
      "timeout": "5s"
    }
  }
}

Kubernetes

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: database-service
spec:
  containers:
  - name: database-service-container
    image: database-service:latest
    ports:
    - containerPort: 5432
    livenessProbe:
      tcpSocket:
        port: 5432
      initialDelaySeconds: 15
      periodSeconds: 20

Käsu täitmise tervisekontrollid

Käsu täitmise tervisekontrollid hõlmavad käsu täitmist teenuse hostis ja väljumiskoodi kontrollimist. Väljumiskood 0 näitab tavaliselt, et teenus on terve, samas kui muud väljumiskoodid näitavad probleemi. Käsu täitmise tervisekontrollid on kõige paindlikum tervisekontrolli tüüp, kuna neid saab kasutada mitmesuguste kontrollide tegemiseks, näiteks kettaruumi, mälukasutuse või väliste sõltuvuste oleku kontrollimiseks. Näiteks võiksite käivitada skripti, mis kontrollib, kas andmebaasi ühendus on terve.

Konfiguratsiooninäited:

Consul

{
  "service": {
    "name": "monitoring-service",
    "port": 80,
    "check": {
      "args": ["/usr/local/bin/check_disk_space.sh"],
      "interval": "30s",
      "timeout": "10s"
    }
  }
}

Kubernetes

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: monitoring-service
spec:
  containers:
  - name: monitoring-service-container
    image: monitoring-service:latest
    command: ["/usr/local/bin/check_disk_space.sh"]
    livenessProbe:
      exec:
        command: ["/usr/local/bin/check_disk_space.sh"]
      initialDelaySeconds: 60
      periodSeconds: 30

Kohandatud tervisekontrollid

Keerukamate stsenaariumide korral saate rakendada kohandatud tervisekontrolle, mis teostavad rakendusepõhist loogikat. See võib hõlmata sisemiste järjekordade oleku kontrollimist, väliste ressursside kättesaadavuse kontrollimist või keerukamate jõudlusmeetrikute teostamist. Kohandatud tervisekontrollid pakuvad kõige täpsemat kontrolli tervise jälgimise protsessi üle.

Näiteks võib sõnumijärjekorra tarbija kohandatud tervisekontroll kontrollida, kas järjekorra sügavus on alla teatud läve ja kas sõnumeid töödeldakse mõistliku kiirusega. Või võib teenus, mis suhtleb kolmanda osapoole API-ga, kontrollida API reageerimisaega ja veamäära.

Tervisekontrollide rakendamine

Tervisekontrollide rakendamine hõlmab tavaliselt järgmisi samme:

1. Määratlege tervisekriteeriumid: määrake, mis on terve teenus. See võib hõlmata reageerimisaega, protsessori kasutust, mälukasutust, andmebaasi ühenduse olekut ja väliste ressursside kättesaadavust.
2. Rakendage tervisekontrolli lõpp-punkte või skripte: looge lõpp-punkte (nt `/health`) või skripte, mis teostavad tervisekontrolle ja tagastavad sobiva olekukoodi või väljumiskoodi.
3. Konfigureerige teenuse avastamise tööriist: konfigureerige oma teenuse avastamise tööriist (nt Consul, Etcd, Kubernetes) perioodiliselt tervisekontrollide teostamiseks ja teenusregistri vastavalt värskendamiseks.
4. Jälgige tervisekontrolli tulemusi: jälgige tervisekontrolli tulemusi, et tuvastada võimalikke probleeme ja võtta parandusmeetmeid.

On ülioluline, et tervisekontrollid oleksid kerged ja ei kulutaks liigseid ressursse. Vältige keerukate toimingute tegemist või väliste andmebaasidele otse tervisekontrolli lõpp-punktist juurdepääsu. Selle asemel keskenduge teenuse põhifunktsioonide kontrollimisele ja tuginege üksikasjalikumaks analüüsiks muudele jälgimistööriistadele.

Parimad tavad tervisekontrollide jaoks

Siin on mõned parimad tavad tervisekontrollide rakendamiseks:

• Hoidke tervisekontrollid kergena: tervisekontrollid peaksid olema kiired ja kulutama minimaalselt ressursse. Vältige keerukat loogikat või I/O toiminguid. Püüdke kontrollide poole, mis lõpetatakse millisekundites.
• Kasutage mitut tüüpi tervisekontrolle: teenuse tervise põhjalikuma ülevaate saamiseks ühendage erinevat tüüpi tervisekontrolle. Näiteks kasutage HTTP tervisekontrolli teenuse põhifunktsioonide kontrollimiseks ja käsu täitmise tervisekontrolli väliste ressursside kättesaadavuse kontrollimiseks.
• Arvestage sõltuvustega: kui teenus sõltub muudest teenustest või ressurssidest, lisage nende sõltuvuste kontrollid tervisekontrolli. See võib aidata tuvastada probleeme, mis ei pruugi teenuse enda tervise näitajatest kohe ilmneda. Näiteks kui teie teenus sõltub andmebaasist, lisage kontroll veendumaks, et andmebaasi ühendus on terve.
• Kasutage sobivaid intervalle ja ajalõppe: konfigureerige tervisekontrolli intervall ja ajalõpp teenuse jaoks sobivalt. Intervall peaks olema piisavalt sagedane, et probleeme kiiresti tuvastada, kuid mitte nii sagedane, et see paneb teenusele tarbetu koormuse. Ajalõpp peaks olema piisavalt pikk, et tervisekontroll saaks lõpule viia, kuid mitte nii pikk, et see viivitaks probleemide tuvastamisega. Ühine lähtepunkt on 10-sekundiline intervall ja 5-sekundiline ajalõpp, kuid neid väärtusi võib olla vaja kohandada vastavalt konkreetsele teenusele ja keskkonnale.
• Käsitlege mööduvaid vigu graatsiliselt: rakendage loogika, et mööduvaid vigu graatsiliselt käsitleda. Üksik tervisekontrolli tõrge ei pruugi viidata tõsisele probleemile. Kaaluge läve või kordusmehhanismi kasutamist, et vältida teenuse enneaegset eemaldamist teenusregistrist. Näiteks võite nõuda, et teenus ebaõnnestuks kolm järjestikust tervisekontrolli enne selle mittetoimivaks lugemist.
• Kaitske tervisekontrolli lõpp-punkte: kaitske tervisekontrolli lõpp-punkte volitamata juurdepääsu eest. Kui tervisekontrolli lõpp-punkt avaldab tundlikku teavet, nagu sisemised mõõdikud või konfiguratsiooni andmed, piirake juurdepääsu ainult volitatud klientidele. Seda saab saavutada autentimise või IP valge nimekirja kaudu.
• Dokumenteerige tervisekontrollid: dokumenteerige selgelt iga tervisekontrolli eesmärk ja rakendamine. See aitab teistel arendajatel mõista, kuidas tervisekontrollid töötavad ja kuidas probleeme lahendada. Lisage teavet tervisekriteeriumide, tervisekontrolli lõpp-punkti või skripti ning oodatavate olekukoodide või väljumiskoodide kohta.
• Automatiseerige parandamine: integreerige tervisekontrollid automatiseeritud parandamissüsteemidega. Kui teenus tuvastatakse mittetoimivana, käivitage automaatselt toimingud, et taastada teenus terveks. See võib hõlmata teenuse taaskäivitamist, eksemplaride arvu suurendamist või eelmisele versioonile tagasipöördumist.
• Kasutage reaalseid teste: tervisekontrollid peaksid simuleerima tegelikku kasutajaliiklust ja sõltuvusi. Ärge lihtsalt kontrollige, kas server töötab; tagage, et see suudab käsitleda tüüpilisi päringuid ja suhelda vajalike ressurssidega.

Näited erinevate tehnoloogiate kohta

Vaatame näiteid tervisekontrolli rakenduste kohta erinevates tehnoloogiates:

Java (Spring Boot)

@RestController
public class HealthController {

    @GetMapping("/health")
    public ResponseEntity<String> health() {
        // Perform checks here, e.g., database connection
        boolean isHealthy = true; // Replace with actual check

        if (isHealthy) {
            return new ResponseEntity<>("OK", HttpStatus.OK);
        } else {
            return new ResponseEntity<>("Error", HttpStatus.INTERNAL_SERVER_ERROR);
        }
    }
}

Python (Flask)

from flask import Flask, jsonify

app = Flask(__name__)

@app.route('/health')
def health_check():
    # Perform checks here
    is_healthy = True  # Replace with actual check

    if is_healthy:
        return jsonify({'status': 'OK'}), 200
    else:
        return jsonify({'status': 'Error'}), 500

if __name__ == '__main__':
    app.run(debug=True, host='0.0.0.0', port=5000)

Go

package main

import (
    "fmt"
    "net/http"
)

func healthHandler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
    // Perform checks here
    isHealthy := true // Replace with actual check

    if isHealthy {
        w.WriteHeader(http.StatusOK)
        fmt.Fprint(w, "OK")
    } else {
        w.WriteHeader(http.StatusInternalServerError)
        fmt.Fprint(w, "Error")
    }
}

func main() {
    http.HandleFunc("/health", healthHandler)
    fmt.Println("Server listening on port 8080")
    http.ListenAndServe(":8080", nil)
}

Tervisekontrollid ja koormuse tasakaalustamine

Tervisekontrollid on sageli integreeritud koormuse tasakaalustamise lahendustega, et tagada, et liiklus suunatakse ainult tervetele teenustele. Koormuse tasakaalustajad kasutavad tervisekontrolli tulemusi, et määrata, millised teenused on liikluse vastuvõtmiseks saadaval. Kui teenus ebaõnnestub tervisekontrollil, eemaldab koormuse tasakaalustaja selle automaatselt saadaolevate teenuste hulgast. See takistab klientidel taotluste saatmist mittetoimivatele teenustele ja parandab rakenduse üldist töökindlust.

Näited koormuse tasakaalustajatest, mis integreeruvad tervisekontrollidega, on järgmised:

• HAProxy
• NGINX Plus
• Amazon ELB
• Google Cloud Load Balancing
• Azure Load Balancer

Jälgimine ja hoiatamine

Lisaks mittetoimivate teenuste automaatsele eemaldamisele teenusregistrist saab tervisekontrolle kasutada ka hoiatuste ja teatiste käivitamiseks. Kui teenus ebaõnnestub tervisekontrollil, võib jälgimissüsteem saata operatsioonimeeskonnale hoiatuse, teavitades neid võimalikust probleemist. See võimaldab neil probleemi uurida ja võtta parandusmeetmeid enne, kui see kasutajaid mõjutab.

Populaarsed jälgimistööriistad, mis integreeruvad tervisekontrollidega, on järgmised:

• Prometheus
• Datadog
• New Relic
• Grafana
• Nagios

Järeldus

Tervisekontrollid on mikroteenuste arhitektuurides teenuse avastamise oluline komponent. Need pakuvad võimalust pidevalt jälgida teenuste tervist ja automaatselt eemaldada mittetoimivad eksemplarid teenusregistrist. Rakendades tugevaid tervisekontrolli mehhanisme, saate tagada, et teie rakendused on vastupidavad, skaleeritavad ja usaldusväärsed. Õiget tüüpi tervisekontrollide valimine, nende sobiv konfigureerimine ning integreerimine jälgimis- ja hoiatussüsteemidega on võti terve ja tugeva mikroteenuste keskkonna loomiseks.

Võtke omaks ennetav lähenemine tervise jälgimisele. Ärge oodake, kuni kasutajad probleemidest teatavad. Rakendage terviklikud tervisekontrollid, mis pidevalt jälgivad teie teenuste tervist ja võtavad automaatselt parandusmeetmeid probleemide ilmnemisel. See aitab teil luua vastupidava ja usaldusväärse mikroteenuste arhitektuuri, mis suudab vastu pidada dünaamilise ja hajutatud keskkonna väljakutsetele. Vaadake oma tervisekontrollid regulaarselt üle ja värskendage neid, et kohaneda arenevate rakenduse vajaduste ja sõltuvustega.

Lõppkokkuvõttes on tugevate tervisekontrolli mehhanismidesse investeerimine investeering teie mikroteenustel põhinevate rakenduste stabiilsusesse, kättesaadavusse ja üldisesse edusse.