在第十屆中國電子信息博覽會(CITE 2022)中，深信服信創(chuàng)應用交付AD收獲“第十屆中國電子信息博覽會創(chuàng)新獎”。
由相關行業(yè)協(xié)會、顧問咨詢機構、權威媒體等20余位專家參加評審，深信服信創(chuàng)AD憑借著卓越的性能及穩(wěn)定性，在眾多企業(yè)申報的項目中脫穎而出。
負載均衡承載著用戶的核心業(yè)務，穩(wěn)定，是一切業(yè)務運行的前提。作為一個全國產化的負載均衡產品，深信服信創(chuàng)AD在穩(wěn)定性上是否足夠出色？有哪些關鍵技術已走在前面？
今天我們就聚焦一件事——軟件穩(wěn)定性。
一、故障恢復「加速器」——全自研應用層網絡協(xié)議棧+DPDK技術保證業(yè)務穩(wěn)定運行
能在負載設備發(fā)生意外故障時，做到快速恢復且不影響業(yè)務運行，是深信服信創(chuàng)AD的實力之一。
數(shù)據(jù)傳輸主要涉及三個系統(tǒng)結構層次：物理層、內核層、應用層。默認情況下，數(shù)據(jù)是從物理網卡逐層傳遞到業(yè)務應用的。一般的負載均衡產品會在內核層以模塊的形式開發(fā)業(yè)務，或者直接在內核層修改代碼以實現(xiàn)自身業(yè)務邏輯，數(shù)據(jù)會經過多次交換，導致傳輸效率低下、設備性能下降，當內核層出現(xiàn)問題時，會直接影響設備的正常運行。
為了真正提升設備故障后及時恢復的速度、提升整體設備性能，深信服信創(chuàng)AD打造全自研應用層協(xié)議棧，并且改進了DPDK技術。
管理面和數(shù)據(jù)面分離，管理面通過Eth0管理網口，再通過內核協(xié)議棧，最后到應用層。而直接影響負載性能的數(shù)據(jù)面則通過DPDK技術直接接管物理網卡，繞過內核邏輯直達應用層。
深信服信創(chuàng)AD多維度考量業(yè)務穩(wěn)定，既注重當下架構穩(wěn)定，又著眼未來升級：
1、應用層架構避免觸發(fā)內核層BUG降低宕機風險
一般的負載均衡產品，基于內核模塊開發(fā)的數(shù)據(jù)面，在故障時容易觸發(fā)系統(tǒng)宕機，而內核層宕機重啟時間基本不會低于3分鐘。
深信服信創(chuàng)AD因數(shù)據(jù)面不過內核層，避免了宕機風險。就算應用層出現(xiàn)意外故障，也可以在1秒內完成重啟，即便是沒有雙機保證的情況下，仍然可以做到故障快速恢復。
2、內核補丁升級時數(shù)據(jù)面保持正常運行
基于內核模塊開發(fā)的數(shù)據(jù)面，內核升級是一件十分“傷筋動骨”的事，可能5-6年才會考慮升級一次。因此，內核的整體穩(wěn)定性也很難得到保證。
深信服信創(chuàng)AD自研的應用層協(xié)議+DPDK架構，可以做到快速打內核補丁，修復漏洞，或切換內核大版本兼容新硬件，而這個過程不會影響數(shù)據(jù)面的運行。同時，深信服應用交付網關V7.0軟件通過與國產CPU、國產操作系統(tǒng)的穩(wěn)定版本更新升級，不斷提升整體穩(wěn)定性。
二、故障「追蹤器」——豐富的自研應用層調試接口及工具
快速定位設備故障
當設備出現(xiàn)故障導致業(yè)務出現(xiàn)部分異常時，要在不影響業(yè)務連續(xù)性的前提下進行調試，并且盡快定位故障予以解決，需要配套成熟的調試工具對接設備的接口，以獲取設備的信息。
深信服信創(chuàng)AD采用了DPDK技術，實現(xiàn)跨過內核層直達應用層架構。通過在應用層自研抓包機制、自研Proc接口、自研調試工具等技術，可以看到更豐富的系統(tǒng)數(shù)據(jù)流信息；通過應用層直接讀取系統(tǒng)數(shù)據(jù)面狀態(tài)，使應用層面的調試效率更高效，有利于快速定位設備故障，實現(xiàn)快速恢復。
1、自研更豐富的抓包機制
深信服自研調試工具，不僅支持原生調試工具TCPDump的所有命令參數(shù)和功能，獲取當前收發(fā)包信息，還對抓包功能進行了擴展，可以額外抓取錯誤包、某特定服務的包、關聯(lián)連接相關的包信息，以此獲取更全面的設備信息，幫助工作人員迅速了解設備狀況。
2、定制應用層proc接口
proc文件系統(tǒng)是內核層的一種偽文件系統(tǒng)，通過這些文件可以查看系統(tǒng)硬件及當前正在運行進程的相關信息，甚至可以通過更改其中某些文件來改變內核的運行狀態(tài)。
深信服信創(chuàng)AD通過模擬內核層在應用層定制proc接口，直接從應用層數(shù)據(jù)面讀取當前狀態(tài)，包括當前連接跟蹤信息、會話保持信息、鄰居項等實時信息，獲取各服務當前新建速率、并發(fā)速率、延遲信息、錯誤計數(shù)等業(yè)務運行時的狀態(tài)信息，降低運維難度，保證工作人員能及時發(fā)現(xiàn)并處理故障問題。
3、設備故障后易定位
負載全應用層架構可直接在調試工具GDB內運行，通過調試工具，可以輕易獲取程序運行時的內存信息，運維人員可及時知悉運行狀態(tài)，迅速排查問題，高效處理。
三、硬核「裝備包」——自研混沌測試平臺D-TaaS
將故障解決在搖籃里
盡可能跑在故障前面，避免故障出現(xiàn)，是一個好負載均衡產品的“自我修養(yǎng)”。信創(chuàng)AD自研混沌測試平臺D-TaaS，通過多種端到端的測試手段，提前識別薄弱點并進行改善，最大程度保證負載設備的穩(wěn)定性，將故障率降到最低。
1、精準豐富的故障注入
混沌測試平臺D-TaaS具備100多種故障場景，涵蓋硬件、系統(tǒng)、網絡、軟件、運維等故障注入的可靠性測試范圍，模擬在異常復雜的環(huán)境中是否能保證業(yè)務高可用。通過故障注入測試，可平均發(fā)現(xiàn)歷史遺留問題占比30%左右，在設備正式交付前就做好排查和預防。
2、豐富的壓力流量測試插件
混沌測試平臺D-TaaS全面支持網絡層多種背景壓力插件，共具備70多個背壓模型，支持性能背壓混合負載，如四層/七層流量，TCP/UDP流量、大小包流量、多樣協(xié)議類型等，產品具備高兼容性，保證信創(chuàng)AD在復雜環(huán)境下的良好穩(wěn)定性及高性能。
3、真實客戶場景下組件服務化
模擬70多個業(yè)務場景，并支持隨機編排組合，在測試環(huán)境下就能模擬用戶場景的多樣化，使信創(chuàng)AD的產品業(yè)務應用測試更加符合真實的客戶場景。通過將測試執(zhí)行、測試環(huán)境、測試報告、測試用例等組件服務化，在真實用戶環(huán)境下，可以實現(xiàn)無人值守7*24小時的自動化運行。
采用全國產化技術，深信服信創(chuàng)AD保持著成熟的穩(wěn)定性，在高并發(fā)、大吞吐等復雜場景下也能穩(wěn)穩(wěn)承載用戶的業(yè)務運行，已在超57家金融行業(yè)用戶中落地實踐，也已為超120家政府、醫(yī)療等行業(yè)用戶提供高性能、高穩(wěn)定性的業(yè)務承載能力。
