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idou老师教你学Istio :5分钟简析Istio异常检测

LM123
2019-04-12 17:47:41

异常检测

异常检测和踢出异常主机是一个动态检查上游主机是否正常工作,对不健康主机进行移除的过程。异常检测是一种被动健康检查,根据返回状态码来判断是否满足移除条件,最后将主机移除,首先我们来了解下驱逐算法。

什么是Panic_Threshold?

在负载均衡的过程中,Envoy只会考虑健康的上游主机。然而,如果健康主机的比例过低,Envoy将会无视健康状态分发所有的请求,这就是所谓的Panic Threshold,这个阈值默认为50%。这个设计的目的是防止大规模主机崩溃导致整个集群负载过高。Panic阈值需要和优先级一起配合工作。如果在某个优先级下健康主机数少了,Envoy将会将一些流量转移到低优先级的主机。如果在低优先级主机中,Envoy发现足够数量的的健康主机。Envoy将会无视Panic阈值。如果各个优先级健康程度都是100%。Envoy将忽略panic阈值而根据既定负载均衡算法路由流量。如果整体健康程度低100%,envoy认定没有足够数量健康的宿主机,但是他仍会给所有优先级的主机分发流量。但是如果给定优先级的健康宿主机比例低于了Panic阈值,这时候对于这部分优先级的宿主机,所有流量将会分发给这部分宿主机而不考虑他们的健康状态。

我们定位到代码中来看下Panic Threshold是如何配置和工作的。

如图,我们可以看出healthy_panic_threshold被默认设定为50%。

在判断流程当中,Envoy先会拿到实时的panic_threshold值,然后通过计算健康的hosts数量与总hosts的数量比值来比较。

在Envoy种有一个hostSourceToUse的方法,这个方法则是作为负载均衡的一部分,来将可用的hosts作为对象返回给调用方。其中包含很多种情况,我们在此只列举处在panic状态下的情况。如下图,若isGlobalPanic方法返回True也就是说集群内处在Panic模式,首先统计数据上会记录一次相应的数据,再次可用hosts列表将会包含所有存在的hosts而无视他们的健康状态。

熔断的触发与实现

Istio现在本身支持的四个参数是:连续错误个数,检测周期,主机移除比例以及基本移除时间。这四个参数看上去可以大致归类一下,连续错误个数和检测周期有点像是触发条件,但实际上真正的触发条件只有一个连续错误个数也就是consecutive_5xx。主机移除比例和基本移除时间,更像是熔断结果。我们接下来将这四个参数逐一分析下作用和实现。

Consecutive_5xx:设置的是5xx以上错误的个数。Envoy中的putHttpResponseCode方法根据请求结果的http状态码来进行统计。如果返回状态码不高于500则会设定envoy统计数据中consecutive_5xx为0并且结束方法,若返回码高于500则需要进行两次判断。首先判断状态码是否是502,503以及504,如果是则会首先将gateway failure 统计数据自增1,而后判断是否触发了gateway failure的熔断,这部分和istio设定的参数关系不大,我们暂不展开。同样即便是Gateway failure或者返回值为500,501,consecutive_5xx这个统计数据也会自增1然后和设定的熔断条件进行比较(consecutive_errors)。

如过consecutive_5xx和配置中的比较相等,则会触发相应的onConsecutive5xx方法,这个方法则是通知主线程,这个主机发生了触发了5xx错误熔断。

有趣的是我们没展开的gateway failure达到触发条件也是会触发这个通知主线程函数,只不过参数上传入的是gateway failure这个参数。这个通知方法内会触发onConsecutiveErrorWorker,正是这个方法最重隔离主机。

我们在分析隔离主机之前先来分析另一个参数MaxEjectionPercent,这个参数是最大主机隔离比例。在ejectHost这个方法中,首先会获得已配置的max_ejection_percent这个参数的值,若果没有配置则会引用默认的10%。在截图中,我们可以看出如果ejected_percent如果小于max_ejection_percent,就会对主机进行移除操作。此时我们分析下,如果我们设定为1%,即便移除后ejected_percent比例高于max_ejection_percent也会执行移除行为,类似向上取整。例如,10个主机,设定移除比例为11%,则最多会移除2个主机而不是1个。如果我们将max_ejection_percent设成0又会发生什么呢?是否像我们想象的那样一个都不移除因为毕竟0<0这个条件是不成立的。

我在Istio中对应的destinationrule中将max_ejection_percent设置为0,但是发现还是会熔断1个。进而去查询istio-proxy的配置,发现max_ejection_percent并未配置下去,也就是说这个值采用的默认10%。在查询Istio中的代码applyOutlierDetection方法中找到。

只有在maxEjectionPercent大于0的时候才会采用这个值,否则不会采用该值,也就是说如果我们配了0下去,这个数值不会转配到Envoy上,这也就解释了为什么Envoy中的configure_dump中并没有找到maxEjectionPercent所配置的0,并且还解释了为什么我们认为配置了0,还是会有上游主机熔断这个情况发生,因为使用了Envoy默认的10%。

Interval

Interval限定的是检测周期,即多久会检测一次上游主机返回的Http code来断定是否需要对齐采取熔断策略。其实检测的这种行为都是由Detector来执行的,interval就是赋予detector的一个定时基准。

首先在armIntervalTimer方法中,启用定时器,定时器时间会读取配置的interval,如果没有这个配置则会启用默认的10s,如下图:

当detector initialize的时候会直接启动这个定时器,也就是每过预设的一段时间detector会检查所有的主机的状态。

若这个主机没有处在eject状态则不会做任何行为,如果这个主机处于被隔离的状态,则会检测他移除时间和现在时间相比,是否满足召回条件。上图中的checkHostForUneject就是专门检查主机状态和判断是否要召回的方法。

介绍这个方法就要提到熔断的最后一个参数baseEjectionTime这个参数意味最小隔离时间,实际隔离时间为最小隔离时间与隔离次数的乘积。在checkHostForUneject这个方法中,如果主机的健康检查为健康则会直接return不作任何行为,如果主机的健康检查并不健康,则会读取baseEjectionTime而后通过计算与隔离次数的乘积得出应当被隔离的时间。当前时刻的时间会以参数的形式传递进来,now和主机最后一次移除相减得出实际隔离的时间。如果应当被隔离的时间小于等于实际被隔离的时间则会将主机召回并且重置统计参数,反之则不会有任何行为。

异常点检查仍有许多istio未开放的参数,例如GatewayFailure、SuccessRate、最小健康实例数等。其实现上和负载均衡,健康检查等特性有较强的关联,许多细节仍需分析和实验。

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