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深度剖析什么是 SLI、SLO和SLA？

作者：VEPHP   時間 2017-09-18

《深度剖析什么是 SLI、SLO和SLA？》要點：
本文介紹了深度剖析什么是 SLI、SLO和SLA？，希望對您有用。如果有疑問，可以聯(lián)系我們。

前言

SLO和SLA是大家常見的兩個名詞：服務(wù)等級目標(biāo)和服務(wù)等級協(xié)議.

云計算時代,各大云服務(wù)提供商都發(fā)布有自己服務(wù)的SLA條款,比如Amazon的EC2和S3服務(wù)都有相應(yīng)的SLA條款.這些大公司的SLA看上去如此的高達(dá)上,一般是怎么定義出來的呢?本文就嘗試從技術(shù)角度解剖一下SLA的制定過程.

說SLA不能不提SLO,這個是眾所周知的,但是還有一個概念知道的人就不多了,那就是SLI(Service Level Indicator),定義一個可執(zhí)行的SLA,好的SLO和SLI是必不可少的.

再有就是SLI/SLO/SLA都是和服務(wù)聯(lián)系在一起的,脫離了服務(wù)這三個概念就沒有什么意義了.

Service

什么是服務(wù)?

簡單說就是一切提供給客戶的有用功能都可以稱為服務(wù).

服務(wù)一般會由服務(wù)提供者提供,提供這個有用功能的組織被稱為服務(wù)提供者,通常是人加上軟件,軟件的運(yùn)行需要計算資源,為了能對外提供有用的功能軟件可能會有對其他軟件系統(tǒng)的依賴.

客戶是使用服務(wù)提供者提供的服務(wù)的人或公司.

SLI

SLI是經(jīng)過仔細(xì)定義的測量指標(biāo),它根據(jù)不同系統(tǒng)特點確定要測量什么,SLI的確定是一個非常復(fù)雜的過程.

SLI的確定需要回答以下幾個問題：

  1. 要測量的指標(biāo)是什么?
  2. 測量時的系統(tǒng)狀態(tài)?
  3. 如何匯總處理測量的指標(biāo)?
  4. 測量指標(biāo)能否準(zhǔn)確描述服務(wù)質(zhì)量?
  5. 測量指標(biāo)的可靠度(trustworthy)?

1. 常見的測量指標(biāo)有以下幾個方面：

  • 性能
    • 響應(yīng)時間(latency)
    • 吞吐量(throughput)
    • 請求量(qps)
    • 實效性(freshness)
  • 可用性
    • 運(yùn)行時間(uptime)
    • 故障時間/頻率
    • 可靠性
  • 質(zhì)量
    • 準(zhǔn)確性(accuracy)
    • 正確性(correctness)
    • 完整性(completeness)
    • 覆蓋率(coverage)
    • 相關(guān)性(relevance)
  • 內(nèi)部指標(biāo)
    • 隊列長度(queue length)
    • 內(nèi)存占用(RAM usage)
  • 因素人
    • 響應(yīng)時間(time to response)
    • 修復(fù)時間(time to fix)
    • 修復(fù)率(fraction fixed)

下面通過一個例子來說明一下：hotmail的downtime SLI

  • 錯誤率(error rate)計算的是服務(wù)返回給用戶的error總數(shù)
  • 如果錯誤率大于X%,就算是服務(wù)down了,開始計算downtime
  • 如果錯誤率持續(xù)超過Y分鐘,這個downtime就會被計算在內(nèi)
  • 間斷性的小于Y分鐘的downtime是不被計算在內(nèi)的.

2. 測量時的系統(tǒng)狀態(tài),在什么情況下測量會嚴(yán)重影響測量的結(jié)果

  • 測量異常(badly-formed)請求,還是失敗(fail)請求還是超時請求(timeout)
  • 測量時的系統(tǒng)負(fù)載(是否最大負(fù)載)
  • 測量的發(fā)起位置,服務(wù)器端還是客戶端
  • 測量的時間窗口(僅工作日、還是一周7天、是否包括計劃內(nèi)的維護(hù)時間段)

3. 如何匯總處理測量的指標(biāo)?

  • 計算的時間區(qū)間是什么：是一個滾動時間窗口,還是簡單的按照月份計算
  • 使用平均值還是百分位值,比如：某服務(wù)X的ticket處理響應(yīng)時間SLI的
  • 測量指標(biāo)：統(tǒng)計所有成功解決請求,從用戶創(chuàng)建ticket到問題被解決的時間
  • 怎么測量：用ticket自帶的時間戳,統(tǒng)計所有用戶創(chuàng)建的ticket
  • 什么情況下的測量：只包括工作時間,不包含法定假日
  • 用于SLI的數(shù)據(jù)指標(biāo)：以一周為滑動窗口,95%分位的解決時間

4. 測量指標(biāo)能否準(zhǔn)確描述服務(wù)質(zhì)量?

  • 性能：時效性、是否有偏差
  • 準(zhǔn)確性：精度、覆蓋率、數(shù)據(jù)穩(wěn)定性
  • 完整性：數(shù)據(jù)丟失、無效數(shù)據(jù)、異常(outlier)數(shù)據(jù)

5. 測量指標(biāo)的可靠度

  • 是否服務(wù)提供者和客戶都認(rèn)可
  • 是否可被獨立驗證,比如三方機(jī)構(gòu)
  • 客戶端還是服務(wù)器端測量,取樣間隔
  • 錯誤請求是如何計算的

SLO

SLO(服務(wù)等級目標(biāo))指定了服務(wù)所提供功能的一種期望狀態(tài).SLO里面應(yīng)該包含什么呢?所有能夠描述服務(wù)應(yīng)該提供什么樣功能的信息.

服務(wù)提供者用它來指定系統(tǒng)的預(yù)期狀態(tài)；開發(fā)人員編寫代碼來實現(xiàn)；客戶依賴于SLO進(jìn)行商業(yè)判斷.SLO里沒有提到,如果目標(biāo)達(dá)不到會怎么樣.

SLO是用SLI來描述的,一般描述為：
比如以下SLO：

  • 每分鐘平均qps > 100k/s
  • 99% 訪問延遲 < 500ms
  • 99% 每分鐘帶寬 > 200MB/s

設(shè)置SLO時的幾個最佳實踐：

  • 指定計算的時間窗口
  • 使用一致的時間窗口(XX小時滾動窗口、季度滾動窗口)
  • 要有一個免責(zé)條款,比如：95%的時間要能夠達(dá)到SLO

如果Service是第一次設(shè)置SLO,可以遵循以下原則

  • 測量系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)
    • 設(shè)置預(yù)期(expectations),而不是保證(guarantees)
    • 初期的SLO不適合作為服務(wù)質(zhì)量的強(qiáng)化工具
  • 改進(jìn)SLO
    • 設(shè)置更低的響應(yīng)時間、更改的吞吐量等
  • 保持一定的安全緩沖
    • 內(nèi)部用的SLO要高于對外宣稱的SLO
  • 不要超額完成
    • 定期的downtime來使SLO不超額完成

設(shè)置SLO時的目標(biāo)依賴于系統(tǒng)的不同狀態(tài)(conditions),根據(jù)不同狀態(tài)設(shè)置不同的SLO：總SLO = service1.SLO1 weight1 + service2.SLO2 weight2 + …

為什么要有SLO,設(shè)置SLO的好處是什么呢?

  • 對于客戶而言,是可預(yù)期的服務(wù)質(zhì)量,可以簡化客戶端的系統(tǒng)設(shè)計
  • 對于服務(wù)提供者而言
    • 可預(yù)期的服務(wù)質(zhì)量
    • 更好的取舍成本/收益
    • 更好的風(fēng)險控制(當(dāng)資源受限的時候)
    • 故障時更快的反應(yīng),采取正確措施

SLO設(shè)好了,怎么保證能夠達(dá)到目標(biāo)呢?
需要一個控制系統(tǒng)來：

  • 監(jiān)控/測量SLIs
  • 對比檢測到的SLIs值是否達(dá)到目標(biāo)
  • 如果需要,修證目標(biāo)或者修正系統(tǒng)以滿足目標(biāo)需要
  • 實施目標(biāo)的修改或者系統(tǒng)的修改

該控制系統(tǒng)需要重復(fù)的執(zhí)行以上動作,以形成一個標(biāo)準(zhǔn)的反饋環(huán)路,不斷的衡量和改進(jìn)SLO/服務(wù)本身.

我們討論了目標(biāo)以及目標(biāo)是怎么測量的,還討論了控制機(jī)制來達(dá)到設(shè)置的目標(biāo),但是如果因為某些原因,設(shè)置的目標(biāo)達(dá)不到該怎么辦呢?

也許是因為大量的新增負(fù)載；也許是因為底層依賴不能達(dá)到標(biāo)稱的SLO而影響上次服務(wù)的SLO.這就需要SLA出場了.

SLA

SLA是一個涉及2方的合約,雙方必須都要同意并遵守這個合約.當(dāng)需要對外提供服務(wù)時,SLA是非常重要的一個服務(wù)質(zhì)量信號,需要產(chǎn)品和法務(wù)部門的同時介入.

SLA用一個簡單的公式來描述就是： SLA = SLO + 后果

  • SLO不能滿足的一系列動作,可以是部分不能達(dá)到
    • 比如：達(dá)到響應(yīng)時間SLO+未達(dá)到可用性SLO
  • 對動作的具體實施
    • 需要一個通用的貨幣來獎勵/懲罰,比如：錢

SLA是一個很好的工具,可以用來幫助合理配置資源.一個有明確SLA的服務(wù)最理想的運(yùn)行狀態(tài)是：增加額外資源來改進(jìn)系統(tǒng)所帶來的收益小于把該資源投給其他服務(wù)所帶來的收益.

一個簡單的例子就是某服務(wù)可用性從99.9%提高到99.99%所需要的資源和帶來的收益之比,是決定該服務(wù)是否應(yīng)該提供4個9的重要依據(jù).

原文作者：呂宏利

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