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彈性伸縮逐漸變成了各大云廠商的標(biāo)配。比如國(guó)內(nèi)的阿里云。

國(guó)外的亞馬遜云。

如果是公司內(nèi)部自己用的私有云，那就看公司規(guī)模了。規(guī)模小的可能沒(méi)有彈性伸縮，或者僅僅提供一小部分簡(jiǎn)單的功能，規(guī)模大的則必然有單獨(dú)的彈性伸縮產(chǎn)品。

什么是彈性伸縮呢？簡(jiǎn)單說(shuō)就是，在需要很多機(jī)器的時(shí)候，自動(dòng)擴(kuò)容機(jī)器數(shù)量，在不需要那么多機(jī)器的時(shí)候，自動(dòng)縮減機(jī)器數(shù)量。

比如正常情況下，你的項(xiàng)目 1 臺(tái)服務(wù)器就夠了，但節(jié)假日的時(shí)候訪問(wèn)人數(shù)突然增多，需要 5 臺(tái)機(jī)器才能扛得住，那就把機(jī)器臨時(shí)加到 5 臺(tái)，然后節(jié)假日結(jié)束了，再縮減回原來(lái)的 1 臺(tái)。

這個(gè)過(guò)程完全可以由人手動(dòng)去操作，可是人操作就會(huì)失誤，也會(huì)增加人力成本。而且這還只是簡(jiǎn)單的情況，如果是完全無(wú)法預(yù)測(cè)的高峰，比如突然有一條新聞上熱搜了，而你恰好是做資訊類(lèi)的產(chǎn)品，那必然訪問(wèn)人數(shù)突然增加，這時(shí)候你手動(dòng)擴(kuò)充機(jī)器根本來(lái)不及。

而彈性伸縮，就是把這部分盡可能智能化，解放人們?cè)谶@方面浪費(fèi)的時(shí)間，并且要做得比人更好，更智能，更靠譜。

怎么做呢？讓我們從最初沒(méi)有彈性伸縮時(shí)的場(chǎng)景開(kāi)始出發(fā)。

無(wú)彈性

我們假設(shè)部署一個(gè)服務(wù)，已經(jīng)有了一個(gè)自動(dòng)化運(yùn)維的平臺(tái)，在這個(gè)平臺(tái)下你新建一個(gè)服務(wù)，一個(gè)服務(wù)下有多臺(tái)服務(wù)器，具體數(shù)量可以在服務(wù)配置里手動(dòng)填寫(xiě)，每臺(tái)服務(wù)器都部署著同樣的代碼。

服務(wù)名稱(chēng)：flash-demo

代碼倉(cāng)庫(kù)或鏡像地址：https://xxx

服務(wù)器數(shù)量：10

服務(wù)器規(guī)格：4核 8G 100G硬盤(pán)

然后這個(gè)平臺(tái)下，你可以選擇一個(gè)服務(wù)，并且選擇對(duì)應(yīng)的最新代碼，或者最新鏡像，點(diǎn)擊發(fā)布。之后這個(gè)平臺(tái)就會(huì)為你申請(qǐng)你指定數(shù)量的機(jī)器，并且部署上你的代碼。

你這個(gè)服務(wù)的特征是，每個(gè)周末訪問(wèn)的人就變多，于是你在每個(gè)周五晚上，在服務(wù)器配置中把服務(wù)器數(shù)量改成 20。然后還要在每個(gè)周日晚上，把服務(wù)器數(shù)量改回成 10。

就這樣日復(fù)一日，年復(fù)一年。

定時(shí)任務(wù)

你再也受不了這種重復(fù)性的勞動(dòng)了，打算把它自動(dòng)化！

于是你在服務(wù)器配置中，增加一項(xiàng)配置，參數(shù)為時(shí)間和數(shù)量，可以配置多個(gè)。表示達(dá)到某個(gè)時(shí)間，機(jī)器數(shù)量就調(diào)整多少。

服務(wù)名稱(chēng)：flash-demo

代碼倉(cāng)庫(kù)或鏡像地址：https://xxx

服務(wù)器數(shù)量：10

服務(wù)器規(guī)格：4核 8G 100G硬盤(pán)

時(shí)間：周五晚上 8:00

數(shù)量：+10

時(shí)間：周日晚上 8:00

數(shù)量：-10

這就把你剛剛的重復(fù)勞動(dòng)自動(dòng)化了，程序會(huì)自動(dòng)在每周五晚上 8:00 增加 10 臺(tái)機(jī)器，每周日晚上 8:00 再減少 10 臺(tái)機(jī)器。

你從中解脫！你管它叫定時(shí)任務(wù)。

報(bào)警任務(wù)

直到有一天，你的網(wǎng)站不知道什么原因，訪問(wèn)人數(shù)瞬間增多，可是你隔了好久才反應(yīng)過(guò)來(lái)。

你趕緊手動(dòng)增加機(jī)器數(shù)量，才逐漸緩解下來(lái)。但由于時(shí)間的耽誤，損失的利益已經(jīng)不可挽回了。于是你決定，由程序來(lái)自動(dòng)監(jiān)控并處理。

接著剛剛定時(shí)任務(wù)的思路，你又增加了一項(xiàng)配置。

服務(wù)名稱(chēng)：flash-demo

代碼倉(cāng)庫(kù)或鏡像地址：https://xxx

服務(wù)器數(shù)量：10

服務(wù)器規(guī)格：4核 8G 100G硬盤(pán)

時(shí)間：周五晚上 8:00

數(shù)量：+10

時(shí)間：周日晚上 8:00

數(shù)量：-10

觸發(fā)條件：QPS > 100

數(shù)量：+2

觸發(fā)條件：QPS < 50

數(shù)量：-2

這樣，每當(dāng)網(wǎng)站訪問(wèn)人數(shù)突增時(shí)，單機(jī) QPS 一旦高于 100，就自動(dòng)觸發(fā)增加機(jī)器的操作，加 2 臺(tái)機(jī)器。同時(shí)，如果 QPS 降下來(lái)了，小于 50，則減少 2 臺(tái)機(jī)器，節(jié)省資源。

你管它叫報(bào)警任務(wù)。

拆分出獨(dú)立的彈性伸縮模塊

服務(wù)配置項(xiàng)越來(lái)越多，不但頁(yè)面越來(lái)越丑，而且也不好管理。另外如果有其他服務(wù)想要復(fù)用，只能完全復(fù)制一份。于是你想到了解耦的思想，把彈性伸縮任務(wù)這個(gè)功能，單獨(dú)抽成一個(gè)模塊。

服務(wù)名稱(chēng)：flash-demo

代碼倉(cāng)庫(kù)或鏡像地址：https://xxx

服務(wù)器數(shù)量：10

服務(wù)器規(guī)格：4核 8G 100G硬盤(pán)

綁定的任務(wù)：task-1，task-2，task-3，task-4

任務(wù)名稱(chēng)：task-1

任務(wù)類(lèi)型：定時(shí)任務(wù)

時(shí)間：周五晚上 8:00

數(shù)量：+10

任務(wù)名稱(chēng)：task-2

任務(wù)類(lèi)型：定時(shí)任務(wù)

時(shí)間：周日晚上 8:00

數(shù)量：-10

任務(wù)名稱(chēng)：task-3

任務(wù)類(lèi)型：報(bào)警任務(wù)

觸發(fā)條件：QPS > 100

數(shù)量：+2

任務(wù)名稱(chēng)：task-4

任務(wù)類(lèi)型：報(bào)警任務(wù)

觸發(fā)條件：QPS < 50

數(shù)量：-2

這樣，服務(wù)是一個(gè)模塊，彈性伸縮是一個(gè)模塊，彈性伸縮模塊下就是各種彈性任務(wù)，分別綁定到不同的服務(wù)上，一下就清爽多了，方便管理，也可以復(fù)用。

拆分出伸縮組

你發(fā)現(xiàn)，目前彈性擴(kuò)張的機(jī)器規(guī)格和部署的項(xiàng)目，都是和原服務(wù)相同的。

而且，假如原服務(wù)有 5 臺(tái)機(jī)器，你設(shè)置的某一個(gè)彈性伸縮任務(wù)一觸發(fā)減少了 5 臺(tái)機(jī)器，結(jié)果導(dǎo)致你原服務(wù)一臺(tái)機(jī)器都沒(méi)有了，那就危險(xiǎn)了。

再有，你的服務(wù)下的機(jī)器列表，你也無(wú)法分辨出哪個(gè)是你原有的機(jī)器，哪個(gè)是彈性伸縮得到的機(jī)器，雖然你可以通過(guò)加標(biāo)簽的方式。

所以，暴露的問(wèn)題就是，彈性伸縮的這部分機(jī)器，沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的管理。那么很自然，再抽出來(lái)一個(gè)概念就好了，你叫它伸縮組。

同一個(gè)伸縮組下的機(jī)器規(guī)格是一樣的，你可以個(gè)性化指定，這樣就可以做到原服務(wù)有的非彈性機(jī)器規(guī)格是 4核 8G，然后彈性擴(kuò)容的機(jī)器是不同的 2核 4G，已達(dá)到個(gè)性化的需求。

伸縮組需要綁定一個(gè)伸縮任務(wù)，那么一個(gè)伸縮任務(wù)觸發(fā)后，就只在伸縮組里面進(jìn)行擴(kuò)展和收縮，不會(huì)影響原服務(wù)固定的非彈性機(jī)器數(shù)量。然后伸縮組也可以配置最大實(shí)例數(shù)與最小實(shí)例數(shù)，以便更精細(xì)地控制。伸縮組還可以增加監(jiān)控，單獨(dú)監(jiān)控某一伸縮組內(nèi)的機(jī)器情況，就與原非彈性機(jī)器解耦開(kāi)了。

任務(wù)名稱(chēng)：task-1

任務(wù)類(lèi)型：定時(shí)任務(wù)

時(shí)間：周五晚上 8:00

綁定伸縮組：伸縮組 A

數(shù)量：+10

伸縮組名稱(chēng)：伸縮組 A

機(jī)器規(guī)格：4核8G

最大實(shí)力數(shù)：30

最小實(shí)力數(shù)：10

總之，一切解耦帶來(lái)的便利，都因?yàn)橐粋€(gè)伸縮組被拆出來(lái)，而得到。

拆分出彈性規(guī)則

我們看剛剛的一個(gè)人物，其中有一項(xiàng)其實(shí)表示了如何在伸縮組里變更機(jī)器的含義。

任務(wù)名稱(chēng)：task-1

任務(wù)類(lèi)型：定時(shí)任務(wù)

時(shí)間：周五晚上 8:00

綁定伸縮組：伸縮組 A

數(shù)量：+10

這表示當(dāng)觸發(fā)某條件時(shí)，就增加 10 臺(tái)機(jī)器。

但這個(gè)規(guī)則也會(huì)慢慢變得復(fù)雜，可能不僅僅是單純?cè)黾訋着_(tái)或者減少幾臺(tái)，還有可能表達(dá)調(diào)整至幾臺(tái)，根據(jù)超出閾值的程度動(dòng)態(tài)增減幾臺(tái)等等。一旦復(fù)雜起來(lái)，把規(guī)則描述放在任務(wù)中就不太合適了，那好辦，拆出來(lái)。

任務(wù)名稱(chēng)：task-1

任務(wù)類(lèi)型：定時(shí)任務(wù)

時(shí)間：周五晚上 8:00

綁定伸縮組：伸縮組 A

綁定彈性規(guī)則：?jiǎn)渭冊(cè)黾?10 臺(tái)

彈性規(guī)則名稱(chēng)：?jiǎn)渭冊(cè)黾?10 臺(tái)

規(guī)則類(lèi)型：簡(jiǎn)單規(guī)則

執(zhí)行操作類(lèi)型：增加

數(shù)量：10

實(shí)例預(yù)熱時(shí)間：300 ms

顧名思義，大家應(yīng)該能看懂，這里有個(gè)實(shí)例預(yù)熱時(shí)間，意思是實(shí)例啟動(dòng)成功后，過(guò) 300 ms 再加入負(fù)載均衡策略池里，允許被上層應(yīng)用訪問(wèn)，這樣就可以留一部分預(yù)熱時(shí)間，用于比如 Java 應(yīng)用程序的類(lèi)加載過(guò)程。

總之，你能想到的更靈活的改動(dòng)，都直接在某一規(guī)則當(dāng)中就好了。你可以配置一個(gè)特別復(fù)雜精細(xì)的規(guī)則，然后綁定給任務(wù)去用，這一部分復(fù)雜性就完全不影響一個(gè)任務(wù)本身了，任務(wù)可以專(zhuān)注于自己的判斷條件，而不用去管具體觸發(fā)后的執(zhí)行規(guī)則是什么。

操作智能化

有的時(shí)候，你可能希望達(dá)到某個(gè)需求，就是希望 CPU 維持在 10% 左右。為了達(dá)到這個(gè)需求，其實(shí)可以通過(guò)兩個(gè)報(bào)警任務(wù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，一個(gè)是 CPU 大于 12% 時(shí)增加 2 臺(tái)機(jī)器，一個(gè)是 CPU 小于 8% 時(shí)減少 2 臺(tái)機(jī)器，通過(guò)兩個(gè)報(bào)警任務(wù)，大概實(shí)現(xiàn)將 CPU 維持在 10% 左右這個(gè)用戶需求。

但這時(shí)候你完全可以發(fā)揮你的產(chǎn)品思維，報(bào)警任務(wù)是底層的控制手段，而用戶訴求很可能是它們的組合和抽象，那我們完全可以就讓用戶配置一個(gè) CPU 維持在 10% 這樣一個(gè)最終目標(biāo)，然后由程序自動(dòng)將其拆解為對(duì)應(yīng)的多個(gè)報(bào)警任務(wù)和彈性規(guī)則的組合，以滿足用戶的這一目標(biāo)。

這樣，方便了用戶的配置，將底層復(fù)雜的配置實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶保持了透明。這樣做的好處是顯而易見(jiàn)的，當(dāng)然壞處就是有潛規(guī)則了，用戶不知道你底層是怎么玩的，可能會(huì)心里沒(méi)底。畢竟用彈性伸縮的用戶，都是開(kāi)發(fā)人員嘛，開(kāi)發(fā)人員還是希望能夠知道更多細(xì)節(jié)的。

可預(yù)測(cè)智能化

如果說(shuō)上面的操作智能化可以簡(jiǎn)化一部分不希望關(guān)注太多細(xì)節(jié)的用戶，那可預(yù)測(cè)智能化就是更加簡(jiǎn)化了。

我們可以根據(jù)用戶服務(wù)的歷史數(shù)據(jù)，基于機(jī)器學(xué)習(xí)的方式，了解這個(gè)服務(wù)什么時(shí)候有可能處于高峰，什么時(shí)候又處于低谷，然后自動(dòng)幫忙配置出一系列的定時(shí)任務(wù)和報(bào)警任務(wù)。

定時(shí)任務(wù)用于提前預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的高峰和低谷，動(dòng)態(tài)調(diào)整機(jī)器數(shù)。而報(bào)警任務(wù)作為一個(gè)兜底方案，萬(wàn)一沒(méi)預(yù)測(cè)到的地方，也不至于就沒(méi)有辦法了。

此時(shí)用戶僅僅需要一鍵開(kāi)啟智能化，就可以完全不用管彈性伸縮這玩意了，當(dāng)然，你得有足夠的歷史數(shù)據(jù)供彈性伸縮平臺(tái)去分析，不能直接丟過(guò)去一個(gè)任務(wù)就讓人家給你智能管理。

可預(yù)測(cè)智能化有兩個(gè)方向可以做，一個(gè)方向是前置預(yù)測(cè)，就是完全基于歷史數(shù)據(jù)，提前就把該擴(kuò)容的機(jī)器擴(kuò)好，流量洪峰來(lái)的時(shí)候直接就穩(wěn)穩(wěn)接住，這樣是最 Q 彈的。另一個(gè)方向是后置預(yù)測(cè)，就是當(dāng)一波流量洪峰來(lái)的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)這波流量比較迅猛，之后短時(shí)間內(nèi)可能很快達(dá)到一個(gè)高峰，那就別兩臺(tái)兩臺(tái)擴(kuò)了，直接先擴(kuò)個(gè) 20 臺(tái)再說(shuō)，當(dāng)然這樣還是有一小段時(shí)間是沒(méi)有完美接住流量的，不過(guò)已經(jīng)比無(wú)預(yù)測(cè)無(wú)腦一點(diǎn)點(diǎn)擴(kuò)容的策略智能一些了。

原理是啥

有人問(wèn)彈性伸縮的原理是啥，我覺(jué)得沒(méi)有多大意義，因?yàn)闆](méi)什么原理。這個(gè)產(chǎn)品難點(diǎn)在于整個(gè)思想的設(shè)計(jì)和細(xì)節(jié)的處理，具體原理就三個(gè)重點(diǎn)：

一、如何獲取指標(biāo)數(shù)據(jù)

因?yàn)閺椥陨炜s主要是根據(jù)某些指標(biāo)達(dá)到設(shè)定的閾值了，然后觸發(fā)什么什么操作。所以指標(biāo)獲取是第一步，比如 CPU 負(fù)載、內(nèi)存使用率等系統(tǒng)指標(biāo)，以及 QPS 等業(yè)務(wù)指標(biāo)，無(wú)論哪種指標(biāo)，一定是有另外一個(gè)統(tǒng)一的打點(diǎn)監(jiān)控平臺(tái)去收集的，只需要調(diào)他們接口獲取就好了，就是一個(gè)數(shù)值的獲取嘛。

二、如何進(jìn)行指標(biāo)聚合

比如你的用戶配置了一個(gè)

CPU 使用率大于 10% 增加 1 臺(tái)機(jī)器

又配置了一個(gè)

CPU 使用率大于 10% 增加 2 臺(tái)機(jī)器

那此時(shí)你的邏輯是，提示用戶不能這樣進(jìn)行配置，還是有自己的一套聚合邏輯，比如取最大值，就增加 2 臺(tái)。這是你要去綜合考慮的細(xì)節(jié)問(wèn)題。

三、如何調(diào)度機(jī)器

觸發(fā)閾值后，最后一步就是增加或減少機(jī)器，或者更復(fù)雜的運(yùn)維操作比如重啟機(jī)器、執(zhí)行一些 shell 腳本等。這些也一定是有一個(gè)專(zhuān)門(mén)的調(diào)度產(chǎn)品和團(tuán)隊(duì)在去做的，他們的底層就是 k8s 調(diào)度 docker 容器那一套了，對(duì)于彈性計(jì)算產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，也是調(diào)幾個(gè)接口的事情，無(wú)需關(guān)心底層具體調(diào)度邏輯。

所以也能看出，當(dāng)分工足夠細(xì)致時(shí)，每一層都在做 CRUD 和調(diào)包俠的事情，一旦變得復(fù)雜了，那就該考慮再拆出一層讓另一個(gè)團(tuán)隊(duì)或產(chǎn)品去做了。

關(guān)于彈性伸縮，你了解了么？了不了解我也就寫(xiě)到這了，哈哈哈。本篇文章并不是自己想像出來(lái)的一步步優(yōu)化和解耦，而是根據(jù)阿里云的彈性伸縮產(chǎn)品實(shí)際的發(fā)展路線來(lái)梳理的。

你看，這些概念，就是我們上面講的概念。而且它們也并不是一蹴而就的，也是有一個(gè)不斷迭代的發(fā)展過(guò)程，具體我們可以看產(chǎn)品發(fā)布記錄。

可以看到 2019 年 1 月開(kāi)始支持的這個(gè)目標(biāo)追蹤伸縮規(guī)則，其實(shí)就是我們的操作智能化的意思，新建一個(gè)目標(biāo)追蹤伸縮規(guī)則，就等于建立了多個(gè)報(bào)警任務(wù)，并且綁定簡(jiǎn)單擴(kuò)縮容規(guī)則，以達(dá)到追蹤一個(gè)指定的監(jiān)控值，比如將 CPU 使用率追蹤保持為 10%。

而阿里云的彈性伸縮還有很多更復(fù)雜的設(shè)計(jì)，大家感興趣也可以去體驗(yàn)一下。

本文所講的彈性伸縮如果你都能理解了，那市面上大部分彈性伸縮的設(shè)計(jì)，都不會(huì)復(fù)雜過(guò)本文介紹的了。甚至大多數(shù)公司的所謂彈性伸縮，就只是我們講的最初設(shè)計(jì)，僅僅在服務(wù)配置上多一個(gè)參數(shù)，以最簡(jiǎn)單的增減機(jī)器的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，這對(duì)大部分小規(guī)模的業(yè)務(wù)場(chǎng)景，已經(jīng)足夠了。