Tjänstupptäckt: En djupdykning i mekanismer för hälsokontroller

I en värld av mikrotjänster och distribuerade system är tjänstupptäckt en kritisk komponent som gör det möjligt för applikationer att hitta och kommunicera med varandra. Men att bara veta var en tjänst finns är inte tillräckligt. Vi måste också säkerställa att tjänsten är frisk och kapabel att hantera förfrågningar. Det är här hälsokontroller kommer in i bilden.

Vad är tjänstupptäckt?

Tjänstupptäckt är processen för att automatiskt upptäcka och lokalisera tjänster i en dynamisk miljö. I traditionella monolitiska applikationer finns tjänster vanligtvis på samma server och deras platser är kända i förväg. Mikrotjänster, å andra sidan, distribueras ofta över flera servrar och deras platser kan ändras ofta på grund av skalning, driftsättning och fel. Tjänstupptäckt löser detta problem genom att tillhandahålla ett centralt register där tjänster kan registrera sig och klienter kan söka efter tillgängliga tjänster.

Populära verktyg för tjänstupptäckt inkluderar:

• Consul: En service mesh-lösning med funktionalitet för tjänstupptäckt, konfiguration och segmentering.
• Etcd: Ett distribuerat nyckel-värde-lager som ofta används för tjänstupptäckt i Kubernetes.
• ZooKeeper: En centraliserad tjänst för att upprätthålla konfigurationsinformation, namngivning, tillhandahålla distribuerad synkronisering och grupptjänster.
• Kubernetes DNS: En DNS-baserad mekanism för tjänstupptäckt inbyggd i Kubernetes.
• Eureka: Ett tjänstregister som främst används i Spring Cloud-miljöer.

Vikten av hälsokontroller

Medan tjänstupptäckt tillhandahåller en mekanism för att lokalisera tjänster, garanterar det inte att dessa tjänster är friska. En tjänst kan vara registrerad i tjänstregistret men uppleva problem som hög CPU-användning, minnesläckor eller problem med databasanslutningen. Utan hälsokontroller kan klienter oavsiktligt dirigera förfrågningar till ohälsosamma tjänster, vilket leder till dålig prestanda, fel och till och med applikationsavbrott. Hälsokontroller erbjuder ett sätt att kontinuerligt övervaka tjänsters hälsa och automatiskt ta bort ohälsosamma instanser från tjänstregistret. Detta säkerställer att klienter endast interagerar med friska och responsiva tjänster.

Tänk dig ett scenario där en e-handelsapplikation förlitar sig på en separat tjänst för att bearbeta betalningar. Om betalningstjänsten blir överbelastad eller stöter på ett databasfel kan den fortfarande vara registrerad i tjänstregistret. Utan hälsokontroller skulle e-handelsapplikationen fortsätta att skicka betalningsförfrågningar till den felande tjänsten, vilket resulterar i misslyckade transaktioner och en negativ kundupplevelse. Med hälsokontroller på plats skulle den felande betalningstjänsten automatiskt tas bort från tjänstregistret, och e-handelsapplikationen skulle kunna omdirigera förfrågningar till en frisk instans eller hantera felet på ett elegant sätt.

Typer av hälsokontroller

Det finns flera typer av hälsokontroller som kan användas för att övervaka tjänsters hälsa. De vanligaste typerna inkluderar:

HTTP-hälsokontroller

HTTP-hälsokontroller innebär att man skickar en HTTP-förfrågan till en specifik slutpunkt på tjänsten och verifierar svarsstatuskoden. En statuskod på 200 (OK) indikerar vanligtvis att tjänsten är frisk, medan andra statuskoder (t.ex. 500 Internal Server Error) indikerar ett problem. HTTP-hälsokontroller är enkla att implementera och kan användas för att verifiera tjänstens grundläggande funktionalitet. Till exempel kan en hälsokontroll anropa `/health`-slutpunkten på en tjänst. I en Node.js-applikation som använder Express kan detta vara så enkelt som:

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

              
                Copy
              
            
          

Konfigurationsexempel:

Consul

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

              
                Copy
              
            
          

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
            

              
                Copy
              
            
          

TCP-hälsokontroller

TCP-hälsokontroller innebär att man försöker etablera en TCP-anslutning till en specifik port på tjänsten. Om anslutningen lyckas etableras anses tjänsten vara frisk. TCP-hälsokontroller är användbara för att verifiera att tjänsten lyssnar på rätt port och accepterar anslutningar. De är enklare än HTTP-kontroller eftersom de inte inspekterar applikationslagret. En grundläggande kontroll bekräftar portens tillgänglighet.

Konfigurationsexempel:

Consul

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

              
                Copy
              
            
          

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
            

              
                Copy
              
            
          

Hälsokontroller via kommandoexekvering

Hälsokontroller via kommandoexekvering innebär att man exekverar ett kommando på tjänstens värd och verifierar dess exit-kod. En exit-kod på 0 indikerar vanligtvis att tjänsten är frisk, medan andra exit-koder indikerar ett problem. Denna typ av hälsokontroll är den mest flexibla, eftersom den kan användas för att utföra en mängd olika kontroller, såsom att verifiera diskutrymme, minnesanvändning или status för externa beroenden. Till exempel skulle du kunna köra ett skript som kontrollerar om databasanslutningen är frisk.

Konfigurationsexempel:

Consul

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

              
                Copy
              
            
          

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
            

              
                Copy
              
            
          

Anpassade hälsokontroller

För mer komplexa scenarier kan du implementera anpassade hälsokontroller som utför applikationsspecifik logik. Detta kan innebära att kontrollera statusen för interna köer, verifiera tillgängligheten av externa resurser eller utföra mer sofistikerade prestandamätningar. Anpassade hälsokontroller ger den mest granulära kontrollen över hälsoövervakningsprocessen.

Till exempel kan en anpassad hälsokontroll för en konsument av en meddelandekö verifiera att ködjupet är under en viss tröskel och att meddelanden bearbetas i en rimlig takt. Eller så kan en tjänst som interagerar med ett tredjeparts-API kontrollera API:ets svarstid och felfrekvens.

Implementering av hälsokontroller

Implementering av hälsokontroller innefattar vanligtvis följande steg:

1. Definiera hälsokriterier: Bestäm vad som utgör en frisk tjänst. Detta kan inkludera svarstid, CPU-användning, minnesanvändning, databasanslutningsstatus och tillgängligheten av externa resurser.
2. Implementera slutpunkter eller skript för hälsokontroller: Skapa slutpunkter (t.ex. `/health`) eller skript som utför hälsokontrollerna och returnerar en lämplig statuskod eller exit-kod.
3. Konfigurera verktyget för tjänstupptäckt: Konfigurera ditt verktyg för tjänstupptäckt (t.ex. Consul, Etcd, Kubernetes) för att periodiskt utföra hälsokontrollerna och uppdatera tjänstregistret därefter.
4. Övervaka resultaten från hälsokontrollerna: Övervaka resultaten för att identifiera potentiella problem och vidta korrigerande åtgärder.

Det är avgörande att hälsokontroller är lättviktiga och inte förbrukar överdrivna resurser. Undvik att utföra komplexa operationer eller komma åt externa databaser direkt från hälsokontrollens slutpunkt. Fokusera istället på att verifiera tjänstens grundläggande funktionalitet och förlita dig på andra övervakningsverktyg för mer djupgående analyser.

Bästa praxis för hälsokontroller

Här är några bästa praxis för implementering av hälsokontroller:

• Håll hälsokontroller lättviktiga: Hälsokontroller ska vara snabba och förbruka minimala resurser. Undvik komplex logik eller I/O-operationer. Sikta på kontroller som slutförs på millisekunder.
• Använd flera typer av hälsokontroller: Kombinera olika typer av hälsokontroller för att få en mer heltäckande bild av tjänstens hälsa. Använd till exempel en HTTP-hälsokontroll för att verifiera tjänstens grundläggande funktionalitet och en kommandoexekveringskontroll för att verifiera tillgängligheten av externa resurser.
• Tänk på beroenden: Om en tjänst är beroende av andra tjänster eller resurser, inkludera kontroller för dessa beroenden i hälsokontrollen. Detta kan hjälpa till att identifiera problem som kanske inte är omedelbart uppenbara från tjänstens egna hälsomått. Om din tjänst till exempel är beroende av en databas, inkludera en kontroll för att säkerställa att databasanslutningen är frisk.
• Använd lämpliga intervall och tidsgränser: Konfigurera hälsokontrollens intervall och tidsgräns på ett lämpligt sätt för tjänsten. Intervallet bör vara tillräckligt tätt för att snabbt upptäcka problem, men inte så tätt att det skapar onödig belastning på tjänsten. Tidsgränsen bör vara tillräckligt lång för att hälsokontrollen ska kunna slutföras, men inte så lång att den fördröjer upptäckten av problem. En vanlig utgångspunkt är ett intervall på 10 sekunder och en tidsgräns på 5 sekunder, men dessa värden kan behöva justeras baserat på den specifika tjänsten och miljön.
• Hantera tillfälliga fel elegant: Implementera logik för att hantera tillfälliga fel på ett elegant sätt. Ett enstaka misslyckande i en hälsokontroll kanske inte indikerar ett allvarligt problem. Överväg att använda en tröskel eller en återförsöksmekanism för att undvika att i förtid ta bort en tjänst från tjänstregistret. Till exempel kan du kräva att en tjänst misslyckas med tre på varandra följande hälsokontroller innan den betraktas som ohälsosam.
• Säkra slutpunkter för hälsokontroller: Skydda slutpunkter för hälsokontroller från obehörig åtkomst. Om hälsokontrollens slutpunkt exponerar känslig information, såsom interna mätvärden eller konfigurationsdata, begränsa åtkomsten till endast auktoriserade klienter. Detta kan uppnås genom autentisering eller IP-vitlistning.
• Dokumentera hälsokontroller: Dokumentera tydligt syftet och implementeringen av varje hälsokontroll. Detta hjälper andra utvecklare att förstå hur hälsokontrollerna fungerar och hur man felsöker problem. Inkludera information om hälsokriterier, slutpunkten eller skriptet för hälsokontrollen och förväntade statuskoder eller exit-koder.
• Automatisera åtgärder: Integrera hälsokontroller med automatiserade åtgärdssystem. När en tjänst upptäcks som ohälsosam, utlös automatiskt åtgärder för att återställa tjänsten till ett friskt tillstånd. Detta kan innebära att starta om tjänsten, skala upp antalet instanser eller återgå till en tidigare version.
• Använd verklighetstrogna tester: Hälsokontroller bör simulera verklig användartrafik och beroenden. Kontrollera inte bara om servern körs; säkerställ att den kan hantera typiska förfrågningar och interagera med nödvändiga resurser.

Exempel i olika teknologier

Låt oss titta på exempel på implementeringar av hälsokontroller i olika teknologier:

Java (Spring Boot)

            @RestController
public class HealthController {

    @GetMapping("/health")
    public ResponseEntity<String> health() {
        // Utför kontroller här, t.ex. databasanslutning
        boolean isHealthy = true; // Ersätt med faktisk kontroll

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

              
                Copy
              
            
          

Python (Flask)

            from flask import Flask, jsonify

app = Flask(__name__)

@app.route('/health')
def health_check():
    # Utför kontroller här
    is_healthy = True  # Ersätt med faktisk kontroll

    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)
            

              
                Copy
              
            
          

Go

            package main

import (
    "fmt"
    "net/http"
)

func healthHandler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
    // Utför kontroller här
    isHealthy := true // Ersätt med faktisk kontroll

    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)
}
            

              
                Copy
              
            
          

Hälsokontroller och lastbalansering

Hälsokontroller integreras ofta med lastbalanseringslösningar för att säkerställa att trafik endast dirigeras till friska tjänster. Lastbalanserare använder resultaten från hälsokontroller för att avgöra vilka tjänster som är tillgängliga för att ta emot trafik. När en tjänst misslyckas med en hälsokontroll tar lastbalanseraren automatiskt bort den från poolen av tillgängliga tjänster. Detta förhindrar att klienter skickar förfrågningar till ohälsosamma tjänster och förbättrar applikationens övergripande tillförlitlighet.

Exempel på lastbalanserare som integreras med hälsokontroller inkluderar:

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

Övervakning och larm

Förutom att automatiskt ta bort ohälsosamma tjänster från tjänstregistret kan hälsokontroller också användas för att utlösa larm och aviseringar. När en tjänst misslyckas med en hälsokontroll kan ett övervakningssystem skicka ett larm till driftsteamet och meddela dem om ett potentiellt problem. Detta gör att de kan undersöka problemet och vidta korrigerande åtgärder innan det påverkar användarna.

Populära övervakningsverktyg som integreras med hälsokontroller inkluderar:

• Prometheus
• Datadog
• New Relic
• Grafana
• Nagios

Slutsats

Hälsokontroller är en väsentlig komponent i tjänstupptäckt inom mikrotjänstarkitekturer. De erbjuder ett sätt att kontinuerligt övervaka tjänsters hälsa och automatiskt ta bort ohälsosamma instanser från tjänstregistret. Genom att implementera robusta mekanismer för hälsokontroller kan du säkerställa att dina applikationer är robusta, skalbara och tillförlitliga. Att välja rätt typer av hälsokontroller, konfigurera dem på lämpligt sätt och integrera dem med övervaknings- och larmsystem är nyckeln till att bygga en frisk och robust mikrotjänstmiljö.

Anamma ett proaktivt förhållningssätt till hälsoövervakning. Vänta inte på att användare rapporterar problem. Implementera omfattande hälsokontroller som kontinuerligt övervakar dina tjänsters hälsa och automatiskt vidtar korrigerande åtgärder när problem uppstår. Detta hjälper dig att bygga en robust och tillförlitlig mikrotjänstarkitektur som kan motstå utmaningarna i en dynamisk och distribuerad miljö. Granska och uppdatera regelbundet dina hälsokontroller för att anpassa dem till utvecklande applikationsbehov och beroenden.

I slutändan är en investering i robusta mekanismer för hälsokontroller en investering i stabiliteten, tillgängligheten och den övergripande framgången för dina mikrotjänstbaserade applikationer.