程序員為什麼要堅持不信任原則？

作者：林喜東

來源：騰雲閣，https://cloud.tencent.com/community/article/715478

導語

人與人之間最重要的是信任，但程序的世界裡，可能信任越少越好；我越發覺得越是高性能高可用的系統里，不信任原則會體現得更加淋漓盡致。 為了少走彎路，寫下這篇文章留給自己參考，其中一些是自己踩過的一些坑；一些是接手他人系統時觸過的雷；還有一些是從別人分享的經驗學習得來；能力有限，先記下自己的一些體會，錯誤的地方再慢慢改正。

一、編程的世界裡十面埋伏

編程，是一件容易的事，也是一件不容易的事。說它容易，是因為掌握一些基本的數據類型和條件語句，就可以實現複雜的邏輯；說它不容易，是因為高性能高可用的代碼，需要了解的知識有很多很多；編程的世界，也跟掃雷遊戲的世界一樣，充滿雷區，十面埋伏，一不小心，隨時都可能踩雷，隨時都可能Game Over。

而玩過掃雷的人都知道，避免踩雷的最好方法，就是提前識別雷區並做標記(設防)避免踩踏。

鑒於此，編程的世界裡，從輸入到輸出同樣需要處處設防，步步為營。

1、對輸入的不信任

（1）對空指針的檢查

不只是輸入，只有是使用到指針的地方，都應該先判斷指針是否為NULL，而內存釋放後，應當將指針設置為NULL。

【真實案例】：註冊系統某段邏輯，正常使用情況下，都有對指針做檢查，在某個錯誤分支，列印日誌時，沒檢查就使用了該字元串；結果可正常運行，但當訪問某個依賴模塊超時走到改分支，觸發bug，導致coredump。

（2）對數據長度的檢查

使用字元串或某段buf，特別是memcpy/strcpy時，需要盡量對數據長度做下檢查和截斷。

【真實案例】：接手oauth系統後運行數月表現良好，突然有一天，發生了coredump，經查，是某個業務不按規定請求包中填寫了超長長度，導致memcpy時發生段錯誤，根本原因，還是沒有做好長度檢查。

（3）對數據內容的檢查

某些場景下，沒有對數據內容做檢查就直接使用，可能導致意想不到的結果。

【案例】：sql注入和xss攻擊都是利用了服務端沒有對數據內容做檢查的漏洞。

2、對輸出（變更）的不信任

變更的影響一般體現在輸出，有時候輸出的結果並不能簡單的判斷是否正常，如輸出是加密信息，或者輸出的內容過於複雜。

所以，對於每次變更

（1）修改代碼時，採用不信任編碼，正確的不一定是"對"的，再小的修改也應確認其對後續邏輯的影響，有些修正可能改變原來錯誤時的輸出，而輸出的改變，就會影響到依賴該改變欄位的業務。

（2）發布前，應該對涉及到的場景進行測試和驗證，測試可以有效的發現潛在的問題，這是眾所周知的。

（3）發布過程，應該採用灰度發布策略，因為測試並非總是能發現問題，灰度發布，可以減少事故影響的範圍。常見灰度發布的策略有機器灰度、IP灰度、用戶灰度、按比例灰度等，各有優缺點，需要根據具體場景選擇，甚至可以同時採用多種的組合。

（4）發布後，全面監控是有效發現問題的一種方法。因為測試環境和正式環境可能存在不一致的地方，也可能測試不夠完整，導致上線後有問題，所以需採取措施補救

A：如使用Monitor監控請求量、成功量、失敗量、關鍵節點等

B：使用DLP告警監控成功率

C：發布完，在正式環境測試一遍

【案例】oauth系統某次修改後編譯時，發現有個修改不相關的局部變數未初始化的告警，出於習慣對變數進行了初始化（初始化值和編譯器默認賦值不一樣），而包頭某個欄位採用了該未初始化的變數，但在測試用例中未能體現，監控也沒細化到每個欄位的值，導致測試正常，監控正常；但前端業務齊齊互動使用了該包頭欄位，導致發布後影響該業務。

二、服務程序的世界裡防不勝防

一般的系統，都會有上下游的存在，正如下圖所示

而上下游的整個鏈路中，每個點都是不能保證絕對可靠的，任何一個點都可能隨時發生故障，讓你措手不及。

因此，不能信任整個鏈路中的任何一個點，需進行設防。

1、對服務本身的不信任

主要措施如下：

（1）服務監控

前面所述的請求量、成功量、失敗量、關鍵節點、成功率的監控，都是對服務環節的單點監控。

在此基礎上，可以加上自動化測試，自動化測試可以模擬應用場景，實現對於流程的監控。

（2）進程秒起

人可能在程序世界裡是不可靠的因素（大牛除外），前面的措施，多是依賴人來保證的；所以，coredump還是有可能發生的，這時，進程秒起的實現，就可以有效減少coredump的影響，繼續對外提供服務。

2、對依賴系統的不信任

可採用柔性可用策略，對於根據模塊的不可或缺性，區分關鍵路徑和非關鍵路徑，並採取不同的策略

（1）對於非關鍵路徑，採用柔性放過策略

當訪問非關鍵路徑超時時，簡單的可採取有限制（一定數量、一定比重）的重試，結果超時則跳過該邏輯，進行下一步；複雜一點的統計一下超時的比例，當比例過高時，則跳過該邏輯，進行下一步

（2）對於關鍵路徑，提供弱化服務的柔性策略

關鍵路徑是不可或缺的服務，不能跳過；某些場景，可以根據目的，在關鍵路徑嚴重不可用時，提供弱化版的服務。舉例如派票系統訪問票據存儲信息嚴重不可用時，可提供不依賴於存儲的純演算法票據，為彌補安全性的確實，可採取縮短票據有效期等措施。

3、對請求的不信任

（1）對請求來源的不信任

有利可圖的地方，就會有黑產時刻盯著，偽造各種請求，對此，可採取如下措施

A：許可權控制

如ip鑒權、模塊鑒權、白名單、用戶登錄態校驗等

B：安全審計

許可權控制僅能打擊一下非正常流程的請求，但壞人經常能夠成功模擬用戶正常使用的場景；所以，對於一些重要場景，需要加入安全策略，打擊如IP、號碼等信息聚集，頻率過快等機器行為，請求重放、劫持等請求）

（2）對請求量的不信任

前端的請求，不總是平穩的；有活動時，會暴漲；前端業務故障恢復後，也可能暴漲；前端遭到惡意攻擊時，也可能暴漲；一旦請求量超過系統負載，將會發生雪崩，最終導致整個服務不可用，對此種種突發情況，後端服務需要有應對措施

A：頻率限制，控制各個業務的最大請求量（業務根據正常請求峰值的2-3倍申請，該值可修改），避免因一個業務暴漲影響所有業務的情況發生。

B：過載保護，雖然有頻率限制，但業務過多時，依然有可能某個時間點，所有的請求超過了系統負載，或者到某個IDC，某台機器的請求超過負載，為避免這種情況下發生雪崩，將超過一定時間的請求丟棄，僅處理部分有效的請求，使得系統對外表現為部分可用，而非完全不可用。

三、運營的世界裡不可預測

1、對機器的不信任

機器故障時有發生，如果服務存在單點問題，故障時，則服務將完全不可用，而依賴人工的恢復是不可預期的，對此，可通過以下措施解決

（1）容災部署

即至少有兩台以上的機器可以隨時對外提供服務。

（2）心跳探測

用於監控機器是否可用，當機器不可用時，若涉及到主備機器的，應做好主備機器的自動切換；若不涉及到主備的，禁用故障機器對外提供服務即可。

2、對機房的不信任

（1）異地部署

不同IDC、不同城市、不同國家等部署，可用避免整個機房不可用時，有其他機房的機器可以對外提供服務

（2）容量冗餘

對於類似QQ登陸這種入口型的系統，必須保持兩倍以上的冗餘；如此，可以保證當有一個機房故障時，所有請求遷移到其他機房不會引發系統過載。

3、對電力的不信任

雖然我們越來越離不開電力，但電力卻不能保證一直在為我們提供服務。斷電時，其影響和機器故障、機房故障類似，機器會關機，數據會丟失，所以，需要對數據進行備份。

（1）磁碟備份

來電後，機器重啟，可以從磁碟中恢複數據，但可能會有部分數據丟失。

（2）遠程備份

機器磁碟壞了，磁碟的數據會丟失，使用對於重要系統，相關數據應當考慮採用遠程備份。

4、對網路的不信任

（1）不同地方，網路時延不一樣

一般來說，本地就近的機器，時延要好於異地的機器, 所以，比較簡單的做法就是近定址，如CMLB。

也有部分情況，是異地服務的時延要好於本地服務的時延，所以，如果要做到較好的最優路徑定址，就需要先做網路探測，如Q調

（2）常有網路有波動或不可用情況

和機器故障一樣處理，應當做到自動禁用；但網路故障和機器故障又不一樣，經常存在某台機器不可用，但別的機器可以訪問的情況，這時就不能在服務端禁用機器了，而應當採用本地回包統計策略，自動禁用服務差機器；同時需配合定時探測禁用機器策略，自動恢復可正常提供服務機器。

5、對人的不信任

人的因素在運營的世界裡其實是不穩定的因素（大牛除外），所以，不能對人的操作有過多的信任。

（1）操作備份

每一步操作都有記錄，便於發生問題時的回溯,重要的操作需要review，避免個人考慮不周導致事故。

（2）效果確認

實際環境往往和測試環境是存在一些差異，所有在正式環境做變更後，應通過視圖review和驗證來確認是否符合預期。

（3）變更可回滾

操作前需對舊程序、舊配置等做好備份，以便發生故障時，及時恢復服務。

（4）自動化部署

機器的部署，可能有一堆複雜的流程，如各種許可權申請，各種客戶端安裝等，僅靠文檔流程操作加上測試驗證時不夠的，可能某次部署漏了某個步驟而測試又沒測到，上線後就可能發生事故若能所有流程實現自動化，則可有效避免這類問題。

（5）一致性檢查

現網的發布可能因某個節點沒同步導致漏發，也就是不同的機器服務不一樣；對此，有版本號的，可通過版本號監控發現；沒版本號的，則需藉助進程、配置等的一致性檢查來發現問題。

備註：以上提到的不信任策略，有的不能簡單的單條使用，需要結合其他的措施一起使用的。

四、小結

好了，先寫這麼多。最重要的還是那句話，程序的世界裡，應該堅持不信任原則，處處設防。

題圖：pexels，CC0 授權。

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