智慧型運維(AIOps)中幾處問題的解決方案與思路

2021-08-24 17:33:48 字數 3831 閱讀 2353

運維人員必須隨時掌握伺服器的執行狀況,除常規的伺服器配置、資源占用情況等資訊外,業務在執行時會產生大量的日誌、異常、告警、狀態報告等,我們統稱為「事件」。通常每台伺服器每個時刻都會產生大量這樣的「事件」,在有數萬台伺服器的場合下,每天產生的「事件」數量是數億級的,儲存量可能是tb級別的。

在過去,我們通常採用的方法是將日誌保留在本地,當發現問題時,會登入出問題的伺服器檢視日誌、排查故障,通過sar、dmesg等工具檢視歷史狀態;監控agent或者指令碼也會將部分狀態資料匯報到類似於zabbix這樣的監控軟體中,集中進行監控和告警。

當伺服器規模越來越大時,如何統

一、自動化處理這些「事件」的需求就越來越強烈,畢竟登入伺服器檢視日誌這種方式效率很低,而成熟的監控軟體(比如zabbix、zenoss等)只能收集和處理眾多「事件」當中的一部分,當伺服器數量多了以後,其擴充套件能力、二次開發能力也非常有限。在具體實踐中,當監控指標超過百萬級別時,就很少再使用這種單一的解決方案了,而是組合不同的工具和軟體,分類解決問題。

在通用設計方法中,有「大工具、小系統,小工具、大系統」的說法,這也符合unix的設計哲學,每個工具只做好一件事,一堆小工具組合起來可以完成很複雜的工作。如果使用的是一些大工具或者系統,表面上看功能很多,但是當你想處理更複雜的業務時,就會發現每乙個功能都不夠用,而且還很難擴充套件,它能做多「大」事取決於它的設計,而不是你的能力。

乙個由典型的小工具組成的大系統,任何乙個部分都可以被取代,你完全可以用自己更熟悉的工具來做,而且對工具或者元件的替換,對整體沒有太大影響。

一提到海量資料的儲存、分析和處理,大家就會想到各種各樣的大資料平台。是的,大資料平台確實是用來處理海量資料的,但反過來不見得成立,對海量資料的分析和處理,並不總是或者只依賴大資料平台。

「分類」這個詞聽上去樸實無華,然而處理複雜問題最基本的方法就是分類,甚至「分類方法」也是機器學習非常重要的組成部分。「海量資料處理」這是乙個巨集大的命題,聽上去讓人一頭霧水,但當你對「事件」或者需要處理的問題分類後,每一部分看上去就是乙個可以解決的問題了。

我們會在《智慧型運維》一書中詳細介紹如何對海量「事件」進行分類和處理。

每乙個分類都對應一種或多種資料處理、分析和儲存方式。也可以說,當你對資料、需求完成分類後,基本的框架也就定了下來,剩下的工作就是整合這些工具。

下圖是乙個多維度模型示例。真實世界的情況是(至少按弦理論學家所說的是),除我們可以感知的3個「延展維」外,還有6個「蜷縮維」,它們的尺寸在蒲朗克長度的數量級,因此我們無法感知到。

多維度模型示例

當然,運維資料中的「多維度」,還沒有複雜到這樣難以理解。

在相對複雜的業務場景下,乙個「事件」除包含我們常用的「時間」(何時發生)、「地點」(哪個伺服器/元件)、「內容」(包括錯誤碼、狀態值等)外,還應當包含地區、機房、服務池、業務線、服務、介面等,這就是多維度資料。

很多時候,資料分析人員可能要使用各種維度、組合各種指標來生成報告、dashboard、告警規則等,所以是否支援多維度的資料儲存和查詢分析,是衡量乙個系統是否具有靈活性的重要指標。

對多維度資料的處理,很多時候是乙個協議/模型設計問題,甚至都不會牽扯具體的分析和處理框架,設計良好的協議和儲存模型,能夠兼顧簡潔性和多維度。

不同的設計理念會對應不同的處理模型,沒有優劣之分,只有哪個更合適的區別。

多資料來源或者說異構資料來源已經很普遍了,畢竟在複雜場景下並不總是只產生一種型別的資料,也不是所有資料都要用統一的方式處理和儲存。

在具體的實踐中,通常會混合使用多種儲存介質和計算模型。

這裡列出的只是一部分。

如何從異構的多資料來源中獲取資料,還要考慮當其中某個資料來源失效、服務延遲時,能否不影響整個系統的穩定性。這考量的不僅僅是各種資料格式/api的適配能力,而且在多依賴系統中快速失敗和sla也是要涉及的點。

多資料來源還有乙個關鍵問題就是如何做到資料和展現分離。如果展現和資料的契合度太高,那麼隨便一點變更都會導致前端介面展現部分的更改,帶來的工作量可能會非常大,很多爛尾的系統都有這個因素存在的可能性。

ddos(分布式拒絕服務)攻擊,指借助於客戶/伺服器技術,將多台計算機聯合起來作為攻擊平台,對乙個或多個目標發動攻擊。其特點是所有請求都是合法的,但請求量特別大,很快會消耗光計算資源和頻寬,下圖展示了乙個ddos攻擊示例。

ddos攻擊示例

當我們的大腦在短時間內接收到大量的資訊,達到了無法及時處理的程度時,實際上就處於「拒絕服務」的狀態,尤其是當重大故障發生,各種資訊、蜂擁而至的警報同時到達時。

典型的資訊過載的場景就是「告警」應用,管理員幾乎給所有需要的地方都加上了告警,以為這樣即可高枕無憂了。

怎樣從成千上萬條資訊中發現有用的,過濾掉重複的、抖動性的資訊,或者從中找出問題根源,從來都不是一件容易的事情,所以業界流傳著「監控容易做,告警很難報」的說法。

還有乙個場景就是監控,當指標較少、只有數十張dashboard時,尚且可以讓服務台 24小時關注,但是當指標達到百萬、千萬,dashboard達到數萬張時(你沒看錯,是數萬張圖,得益於grafana/graphite的靈活性,dashboard可以用程式自動產生,無須運維工程師手工配置),就已經無法用人力來解決dashboard的巡檢了。

歷史的發展總是螺旋上公升的,早期我們監控的指標少,對系統的了解不夠全面,於是加大力度提高覆蓋度,等實現了全面覆蓋,又發現資訊太多了,人工無法處理,又要想辦法降噪、聚合、抽象,少→多→少這一過程看似簡單,其實經過了多次迭代和長時間的演化。

感興趣的朋友可以在《智慧型運維》一書中繼續了解這類問題在實踐中的解決方法。

有些方法屬於工程方法,有些方法屬於人工智慧或機器學習的範疇。

業務模型(或系統部署結構)複雜帶來的最直接影響就是定位故障很困難,發現根源問題成本較高,需要多部門合作,開發、運維人員相互配合分析(現在的大規模系統很難找到乙個能掌控全域性的人),即使這樣有時得出的結論也不見得各方都認可。

在開發層面,應對複雜業務的一般思路是採用soa、微服務化等,但從運維的角度講,完成微服務化並沒有降低業務的複雜度(當然結構肯定變清晰了)。

在這裡,又不得不強調工程能力的重要性。在複雜、異構和各種技術棧混雜的業務系統中,如果想定位故障和發現問題,在各個系統中就必須有乙個可追蹤、共性的東西。然而,在現實中若想用某個「體系」來一統天下,則基本不可能,因為各種非技術因素可能會讓這種努力一直停留在規劃階段,尤其是大公司,部門之間的鴻溝是技術人員無法跨越的。

所以,下面給出的幾種簡單方法和技術,既能在異構系統中建立某種關聯,為智慧型化提供一定的支援,又不要求開發人員改變技術棧或開發框架。

當這些工程(自動化、標準化)的水平達到一定高度後,我們才有望向智慧型化方向發展。

故障定位又稱為告警關聯(alarm correlation)、問題確定(problem determination)或根源故障分析(root cause analysis),是指通過分析觀測到的徵兆(symptom),找出產生這些徵兆的真正原因。

在實踐中通常用於故障定位的機器學習演算法有關聯規則和決策樹。

還有很多方法,但筆者也在探索中,所以無法推薦乙個「最佳」方法。究竟什麼演算法更適合,只能取決於實踐中的效果了。

需要注意的是,並不是用了人工智慧或機器學習,故障定位的效果就一定很好,這取決於很多因素,比如特徵工程、演算法模型、引數調整、資料清洗等,需要不斷地調整和學習。還是這句話:智慧型化的效果不僅僅取決於演算法,工程能力也很重要,而且好的資料勝過好的演算法。

本書結合大企業的智慧型運維實踐,全面完整地介紹智慧型運維的技術體系,讓讀者更加了解運維技術的現狀和發展。同時,幫助運維工程師在一定程度上了解機器學習的常見演算法模型,以及如何將它們應用到運維工作中。

圖書詳情:

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