故障隔离

什么是故障隔离？

故障隔离，就是采用一定策略，以实现当某个模块发生故障时，不会影响其他模块继续提供服务，以保证整个系统的可用性，它可以避免分布式系统出现大规模的故障，甚至是瘫痪，降低损失。

分布式故障隔离策略

分布式系统中的故障策略有很多，基本可以分为两个维度：

1. 以功能模块为粒度进行隔离，各个功能/服务模块之间松耦合，一个功能/服务模块出现故障，不会影响其他功能/服务模块，根据功能模块或者服务由线程执行还是进程执行，可以分为线程级隔离和进程级隔离。
2. 通过资源隔离来实现，系统中各个模块拥有自己独立的资源，不会发生资源争抢，从而提升系统性能，根据资源所属粒度，可以划分成进程级隔离、虚拟机隔离、服务器隔离和机房隔离。

线程级隔离

线程级故障隔离，是指使用不同的线程池处理不同的请求任务。当某种请求任务出现故障时，负责其他请求任务的线程池不会受到影响，即会继续提供服务，从而实现故障隔离。

线程级的故障隔离策略，在生产环境中较为常用，尤其是针对单体应用。系统再实现线程级隔离后，线程间通信通常使用共享变量来实现，它是一个进程中的全局变量，在进程的各个县城间可以同时使用。

进程级隔离

分布式系统按照功能分为不同的进程，分不到相同或者不同的机器中。如果系统的进程分不到不同的机器，从资源的角度来看，也可以算作主机级别的故障隔离。

系统实现进程级隔离后，进程间的协同必须通过进程间通信来实现。进程间通信可以分为两类：

1. 如果进程在同一个机器上，可以通过管道、消息队列、信号量、共享内存等方式。
2. 如果进程分布在不同机器上，可以通过远程调用来实现。

资源隔离

资源隔离就是将分布式系统的所有资源分成几个部分，每部分资源负责一个模块，这样系统各个模块就不会争抢资源，即资源之间相互不干扰。这种方式不仅可以提高硬件资源利用率，也便于系统的维护和管理，大幅提升系统性能。

容器是微服务架构的基础，它本质上是操作系统的一个进程，但是与普通进程有以下区别：

1. 普通进程有很大的计算或者内存需求时，可能会占满物理机上的所有CPU、内存资源，导致其他进程没有资源可用。
2. 容器可以实现资源限制，让每个容器占用的资源都有一个上限，这个上限值限定了该容器的处理能力，一个容器使用的资源不会影响到其他容器的资源，从而避免资源争抢，提高性能。

从资源隔离的角度看，还可以有更多故障隔离策略，包括虚拟机隔离、集群隔离、机房隔离等，这些策略会跨集群、跨地域。

下面是关于各种故障隔离策略的详细比较。

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用户级别故障隔离

用户级别故障隔离是指将不同用户分开，当系统出现故障时，只影响部分用户，而不是全体用户。

常用的用户级别故障隔离策略包括数据分片、负载均衡等。

• 数据分片可以将不同用户的数据存储到不同的数据库，即一个数据库只存储部分用户的信息，这样当某个数据库出现故障时，仅影响该故障数据库存储的用户，不会影响其他用户。
• 当处理请求的某个服务器出现故障时，负载均衡转发请求时，只会影响该故障服务器负责的用户请求，不会影响其他服务器正常提供服务。