【稳定性day4】美团外卖高可用的演进之路 - 日活两千万的挑战

秒速五厘米 2023-07-06 11:42 11阅读 0赞

本文来自美团曹振团老师的分享。

**技术体系架构演进**

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简单介绍一下外卖现在的情况：我们从2013年10月份做外卖的事情，是从餐饮外卖开始的。经过两年多的发展，我们不光可以提供餐饮外卖，也可以提供水果、鲜花、蛋糕、下午茶甚至是超市和便利店一些外送的服务。我们做外卖过程中，我们发现用户对外送的体验有两个关注点：

1.  **第一个是品质**，用户对品质要求非常高，送过来的饭不能凉了，不能不好看，送餐员身上脏兮兮也不行会影响食欲的；
2.  **另外一个关注点要准时**，一定要按时间送到，比如我要求按12点送到就一定要按12点送到，不能早也不能晚，如果早为什么不好呢？11点40送到不行，我们正在跟老板开会，一会一个电话太烦了；12点20送来也不行，太饿了，我都饿晕了，中午也有很多的安排，吃完饭可能要睡一会，中午不睡下午崩溃呀。

我们发现如果要把用户体验做到极致的话，做得足够好能保证用户得到足够好的体验，我们就要做专送的服务。所以我们正在做的是美团外卖的平台和我们自己的配送服务。

我们从2013年10月份确立做这个事情，到11月份正式上线，到14年底11月份时突破日订单一百万单，15年的5月份大概突破了每天两百万单，然后大概15年12月份做到每天三百万单，今年5月份的时候我们做到了四百万单每天。我们希望在响应国家大的号召下，我们做供给侧改革。我们希望给大家提供更多的、优质的、可选的外送服务，希望未来的某一天做到每天1000万单。

介绍一下我们的业务，也介绍一下在做这个业务过程中技术架构的演进的历程。我们在开始做外卖的时候发现，那时候都是通过电话来点外卖的，小餐馆的老板发传单，我们用传单上的电话给老板打电话下单。我们在思考我们是不是可以把电话点餐的事情变成网络点餐，让用户只需要在网络上点点点就行了，不用打电话。

于是我们在公司周围的商家摸索这个事情，我们早上下了地铁在地铁口发传单。我们怎么能够最快地去验证这个事情是否可行？

我们提供了一个非常简单的Web版本和Android的App，对于商家那一边我们没有提供任何软件的服务，用户在我们平台里下单以后，我们再打电话给商家下单，有时候我们是发传单的，有时候我们是接线员，用户在我们平台上下单，我们再打电话给商家下单，然后再去写代码。那时候基本上没有太多架构考虑，就是怎么快怎么来，以最快的速度去把我们的功能给变上去。

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这个事情我们验证之后发现确实可行，我们发现**“懒”是极大的需求。**因为懒得去换台，所以发明了遥控器，懒得爬楼梯就发明了电梯，人都是很懒的，因为懒得打电话订餐，所以在网上点点点就好了。

我们发现这是极强的需求，于是我们就考虑规模化，因为只有规模化之后边际的成本才可以变低，这套软件在一个区域可以用，在一个城市可以用、在全国也可以用，我们的开发成本就是这么多，所以我们在尝试在做规模化。

这个过程爆发性产生了非常多系统，我们在用户这边提供各种APP，商家这一边我们也开始提供服务。我们给商家提供PC的版本、App版本，还给商家提供打印机。

打印机是跟我们后台是联网的，如果用户在我们平台上下单，我们会直接推送到这个打印机上，这个打印机可以直接打出单子，同时可以用林志玲或者郭德纲的声音告诉你：“你有美团外卖的订单请及时处理”，这是对商家非常好的效率提升；同时我们给自身运营的系统加了很多功能，我们有上单、审核等各种各样的系统等爆发性地产生了。

在这个阶段我们业务发展特别快导致我们堆了特别多的系统，这个时候也并没有做非常清晰的架构，就是想把这个系统尽快地提供上线。这时候所有的表都在一个数据库里，大家都对这件事情非常熟悉，我可以做订单，也可以做管理系统。

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但是这个事情在规模化、用户量迅速上升之后给我们带来非常大的困扰，因为之前我们是有很多技术欠债的，在这个阶段里面我们就做了重大的架构调整，在这个调整里主要说两点：

1.  **第一点就是拆 **  
    我们把很多耦合在一起的服务做服务化拆分，服务与服务之间通过接口来调用和访问，服务自己保护自己的库：不能访问别人的库，否则叫出轨；你的数据库也不能被别人访问，否则叫绿帽子。
2.  **第二点是中间件 **  
    我们在这个阶段引进了很多中间件，包括了在开源基础上自研的KV系统，我们也引用了搜索Elasticsearch，我们通过Databus抓取数据库的变更，把数据库的实时变更刷到缓存和索引里，让这个中间件做到稳定可靠的服务。

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总结一下的话，我们的演进大概分了这样一个阶段：整体上有一个多逻辑耦合在一起的情况按服务化拆分出来，每一个服务独立专注地做一个事情，然后我们再做应用级的容错，到现在我们在做多机房的容错。

在缓存上，我们早期使用了Redis，在Redis Cluster还没发布之前我们用了他们的Alpha版本，当然也踩了很多坑。后来我们用了自研的KV系统，最早的时候我们把所有业务的KV都是共用的，这个也有很大的问题：如果所有的业务共用的KV集群，其中某一个业务导致这个KV集群有问题的话，所有的业务都受影响。后来我们也做了每一个业务拆分自己专用的KV集群。

在数据库这一层上，基本上是把一些大表的查询、对数据库有较大伤害的查询变成了高级的搜索，在数据库和应用层之间加了中间件。

在360开源的Atlas基础上做了我们自己的定制，这个中间件有个好处：我们对数据库的变更对于业务层是透明的，比如说觉得能力不够要扩容，我们加几台从库，业务方是无感知的，而且我们会做SQL的分组，即数据库的分组，哪些SQL到哪个数据库上，到主库还是从库上去，我们业务是不用关心的。

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**遇到的挑战**

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下面介绍一下做外卖这个事情上遇到的挑战：

1.  第一个挑战，外卖这个事情具有一个典型的特点，就是聚集在中午和晚上两个吃饭的高峰期，这天然就是非常集中的秒杀的场景，因为大家会集中在11点10分到11点半去下单。我们在高峰期的时候，有一分钟接进2万单的巨大流量；
2.  第二个挑战，大家理解送外卖是一个很简单的事情，我点了餐，送过来，我愉快的把它吃掉就结束了，但是做外卖的事情上我们发现确实蛮复杂的，因为我们发现用户要下单，要支付，我们还要调度一个配送员，我们找一个最快最合理的骑手，让他到时间取餐送过去，同时还要给这个骑手最好的路径规划，告诉他走这条路是最快的。所以整个是一个非常复杂的过程，有非常非常多的服务；
3.  另外，外卖还是快速发展的阶段，对我们的挑战是迭代太快了，你可能要频繁的发版，就有稳定性的风险，可能有Bug，可能有测试不全的情况。另外是项目周期短，业务发展很快有很多业务需求正在排队，架构优化的工作可能排不上去，甚至做技术架构设计的时候可能有一些折中，这是极大的隐患，我们把它叫技术欠债。
    
    我们有一个列表记录下来这些技术欠债，会记清楚说这是一个什么样的条件下做的方案，它在什么情况下可能会有哪些问题，需要在什么时候必须去做哪些事情；另外一块在监控的压力也很大，因为业务变化非常快，你今天是这样设置监控规则，明天业务又变了。

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![format_png 7][]**如何保持稳定性**

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介绍一下我们对于稳定性的定义，我们也是拿四个“9”来衡量稳定性，但是我们分别用于两个指标：系统可用性和订单的可用性。

1.  系统可用性四个"9"意味着全年的宕机时间不超过52分钟，我们是按季度考核的，相当于一个季度系统宕机时间不超过13分钟；
2.  另外一个维度订单可用性也是四个"9"，意味着我们一个季度是一亿单的话，这个季度的订单损失不能超过1万单，而我们高峰期一分钟就接近两万单，因此只要这个系统有问题，我们这个KPI就无法完成。

我们还是要保证四个"9"的可靠性，而我们怎么去做：我们从四个阶段来扎实地做这些事情：一个是日常运行，二是事前预警，三是事故处理，四是事后总结，我会详细地介绍这四个环节：

**一、日常运行 **

首先在日常运行里面，我们要做好稳定性的架构设计，这里有几个原则：

**第一个是大系统小做 **

我们不希望做一个非常大的系统，它什么都能做，我们希望做小的系统，非常专注，功能相对独立。我们先把功能相对独立的系统拆开，在早期发展过程中，你们看我们有一个系统它什么都能干，它其实是一个Web项目，还提供了Web的服务，同时还提供了App的API服务，它还消费消息队列，还是Job的执行者，这就带来一个问题：你消费消息的逻辑发生变化了，你就要去发版，其实别的功能是没有变化的，发版就会影响到其他的功能。当我们把几个系统拆开，它就是四个独立的系统；

**第二个原则是依赖稳定性原则，你提供的服务一定是稳定可靠的 **

这里希望是将易变的和不变的地方拆开。举个例子，对于商家的服务，对于C端的用户和服务来说，用到最大的场景就是GetById，就是知道这个商家的信息就好了，但是我们还有很多对商家管理的服务需求，比如说商家符合什么条件才能上线，需要什么过程才能改他的菜品，这些管理的功能是经常变化的，对于读取的信息是不变的，于是我们把这它拆开，把它变为读的服务和管理的服务。管理的服务可以随时发版，没有关系，读的服务是非常稳定的，基本不发版；

**最后一个原则是设计这个稳定性的时候需要考虑用户的体验 **

需要考虑在系统出现问题的时候用户怎么办？相信很多同学都有这个体验：可能APP上突然有提示失败、服务器异常、空，不知道什么情况。我相信用户遇到这种情况一定会不停刷新的，这时候如果后台已经有问题的话其实是糟糕的事情，所以设计的时候要考虑到在异常情况下用户的体验和用户如何引导。

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日常运行里面，另外一个工作是做例行的稳定性巡检

**1、比如说我们做专项的巡检 **

对DB来讲，我们每个月要做DB容量的Review，我们看哪些表是大表、读写的QPS以及它的容量，以及未来某一天它能不能支持业务的发展；

**2、我们会做静态的梳理 **

我们按场景梳理，例如首页、Banner、列表页，这些场景用到哪些服务，这些服务又用到了哪些服务，这些过程中，它们对下游的调用是否存在放大的情况。有一些情况是假的高并发。

比如说有一个服务是说告诉商家今天有几个新订单，这个功能很简单，就是在前端页面去做轮询，这个过程其实80%-90%的查询是无效的，因为一旦有新订单我们就会推送到商家，商家就会及时地处理掉，查这个请求其实是无效的，这么多无效的请求去查订单的服务，最终还要落到数据库上，这是假的高并发，这里我们在前面加一层缓存，把到数据库的这一层假的高并发给干掉；

**3、另外一个例行的工作是对指标的巡检**

我们有许多的监控指标，尤其是关注它的尖刺，这些尖刺也不会放过。

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对于平时来讲，给我们增强稳定性最可靠的信心就是在线压测，我们和其他大厂差不多，我们也在做在线压测这个东西，我们有一个在线压测的平台。我们希望通过压测来发现什么呢？首先发现系统里面的性能瓶颈，到底哪个系统是里面最弱的，以及我们要知道系统服务的上限和能力。

另外更关键的是，我们需要通过压测来验证我们的监控和报警机制是否生效的，可能很多时候大家都说我们配置了非常完整的监控方案，但是它可能不生效，一旦不生效就惨了。另外，我们要通过压测指导我们报警的警戒线是怎么设置，到底CPU是设置是30%还是70%，什么时候该报警，我们就通过压测来确立。

这个压测告诉我们指导意见，警戒线设置到哪个位置是给你留有充足时间的，如果你的报警发生之后马上挂了，其实报警是没有用的。我们可以通过压测来要设置警戒行动线，到这个时候我们要考虑和关注这个问题，留给稳定性处理有足够的时间。

我们怎么做呢？我们把线上的流量经过日志录取下来，把录取的流量放到我们的压测平台里，这是对于读请求的。对于写请求的，我们做一些事务的模拟，我们有一些模拟的脚本伪造一些根据我们场景做的数据。

这些数据再经过一次染色，把真实数据和测试数据隔离开，经过我们异步阶梯加压的模块，我们先通过异步的方式把它迅速打起来，我们可以把量打地非常高；另外我们是通过阶梯性地打，我们不是一次打到2万，我们可能先到5000，然后再到9000，然后打到15000，然后再持续10分钟。

我们对这个监控的流量施压过程和跟我们监控指标关联起来，我们做压测之前先看和哪几个指标关联，哪几个指标到了什么阈值就自动中止压测，毕竟我们是在线上做这些事情，不能对真实线上的情况产生影响。对于其他依赖的服务，比如说支付，这些真的不能压到银行去，外部的服务我们做了一些Mock。

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**二、事前预警 **

对于事前预警阶段，如果真的有事故发生我们希望更早曝露出来，触发报警，然后有充足的时间去应对这些事情，我们在这个地方在事前预警阶段我们有一些监控心得：

首先是有分层的监控：有系统级的监控，例如性能指标的监控，还有业务监控，我们还有平时健康度的分析，我们的应用是不是健康的。

我们分享一下在业务监控的想法，业务监控其实是最让你放心的，你有一个业务大盘，这个大盘如果有一个波动你就立马发现了，说明现在可能会有影响，你可能会收到报警，例如什么CPU的报警，你去看大盘，大盘可能说没有什么影响，这样你不会那么慌。

另外，我们系统里面把订单相关的所有信息和重要节点做了日志的输出，日志通过flume收集到Kafka再到Storm里，我们在Storm里对这些日志进行汇聚，汇聚的结果放在HBase里，在这些结果里我们有几个非常好的应用：

1.  例如首先只要告诉我一个订单号或者手机号，我可以查到这个订单走到了哪个环节，到了哪个服务的哪个服务器挂掉了，解决这类问题非常的方便；
2.  另外我们还可以把这些指标做成监控曲线，比如说你要下单，下单量是这么高，到了接单的环节它出现了下降，接单这个服务可能关联的ABC三个服务：可能有商家、PC、打印机的接单，到底是哪个服务出了问题导致了大盘的下降，我们的曲线可以非常方便地看出来。

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**三、事故处理 **

还有可能有一些意想不到的事情发生，真的出现了事故怎么办？第一原则就是及时止损。我们知道发版是导致稳定性变化的第一因素，如果立马确定是由发版引起的这次事故，最快速最有效的方法就是回滚。另外可能还有一些流量异常，对于流量异常我们有限流的模块，我们提供了三种限流的策略：

1.  第一种是防刷的，防止用户频繁刷新导致后台的流量继续放大；
2.  另外一个策略是等待+限时的服务，用户其实在用我们平台的时候，用户确实是需要选的，可能要选来选去才能下单，对于这些服务，我们希望说你愿意等一段时间我们可以提供，比如说你愿意等10秒钟，我给你提供20分钟的服务，这段时间应该是可以下完单的；
3.  还有一种策略是对单机的QPS保护：我们压测验证的时候这个服务单机能达到500QPS是稳定可靠的，再往高有问题的话，我可以启动这样一个保护，确保你能够以最大的服务能力提供服务而不至于挂掉。另外在单机QPS保护中我们需要把关键的路径去放过，你真的不希望用户在下单、支付的这些路径把它干掉或流空掉，这些服务我们就用白名单的方式放过。

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**四、事故总结 **

事故发生之后，我们需要对事故做一个非常深刻的总结。这里面有几个非常强的要求，**第一是必须找到根源**，根源我们采用5whys的分析方法，一定要追踪到最根本的原因，从现象开始追踪。另外要去**核算清楚这次造成多少损失**，因为我们要算我们的稳定性。还有一个方面，你**要对这次系统出现问题的过程、你处理的过程和中间的流程进行总结，看哪些地方可以优化。**

我建议的做法是：我们需要把这次事故处理的过程详细记录下来，它可能是需要精确到分钟的，比如说某一分钟谁跟谁做了什么动作，这对我们总结很有帮助。因为有可能事故处理过程本身是有问题的，比如说你去扩容花了30分钟时间，这是有问题的；比说你在处理过程中做了错误的决定也是有问题的，所以我们把过程中做了详细的记录。

我们对于这个事故的总结和Review，我们希望能看到什么？在这个总结里面，我们希望看到到底哪里出了问题，我们能不能更快的发现它，将来如果再发现，能不能比现在处理的更快一点。

讲完这些处理原则，再介绍一下我们做这个事情的实践。我们对稳定性的要求是极高的，每一个订单的损失我们非常敏感，我们就有一个实践的动作：就是力保关键路径不挂，我们要保住订单，那要保住和订单交易相关的所有路径不能挂。

所以平时我们就梳理出了和订单交易的关键路径，从用户下单、从用户开始选门店，然后开始选菜，然后下单，然后到配送完成，这个过程里边每一个环节关联了哪些服务，这些服务都应该具备有降级的功能。

比如说Rank服务，用户首先打开我们App的时候，我们就会给他最附近的、可以配送到的一些商家，这些服务会给用户之前的购买记录来做推荐，我们会给他更好的排序。

如果我们Rank的服务出现问题了，我们可以迅速地将这个Rank的服务给降级掉，改成默认按销量去排序，这样用户也是可以选餐的。所以这个环节里面的每一步我们都可以降级的，从而保证在下单这个关键路径上服务都OK，其他服务可以接受它的挂掉。

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另外，**预案的建设，你永远需要想一下你将来可能发生什么，如果发生这些事情的话，我们该怎么办？**所以你在做这个事情之前就要去考虑，我们认为性能是功能的一部分，稳定也是功能的一部分，而不是大家做这一次技术方案设计，做完之后再来优化性能和稳定性。

我们需要在做这个架构设计的时候考虑到性能和稳定，它们是产品功能的一部分，同时也要考虑到如果性能稳定性出现问题，用户体验是怎样的，用户不希望看到很傻的提示。

所以我们在功能设计的时候，就考虑到了出现这样的情况我们可能要降级，这个降级的方案可能是一个开关，就会有非常多降级开关，有些情况下是更复杂的场景：如果这个情况发生了，我们可能把这个开关和那个开关给关掉，这是我们的降级管理平台，我们真的把一个降级开关给做成了一个开关，就是开启和关闭，同时我告诉你开启意味着什么、影响着什么。

再介绍一下这个平台里面我们有对灰度的管理，有对压测的管理，有对健康度的分析。另外有一块我们称为核按钮，即如果事情发生之后你要保住的底线，如果我们的系统出现问题，商家不能接单或者配送无法送出的话，用户下的这些单子都会被取消掉，这个体验是很糟的。

我下了单，然后5分钟你告诉我商家不能接单这个订单被取消掉了，我忍了我换了一家，结果又被取消了，这会骂人的。如果商家不能接单，就不要让用户下单，如果这些情况发生，我们就迅速启动核按钮，把我们筛选的这些不能接单的商家迅速变为休息，可以保证用户向可以服务的商家去下单。

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在整个实践的过程中，与稳定性斗智斗勇的过程中，我们总结了非常多的流程，我们叫做标准操作流程SOP，这些流程涵盖了从需求、开发、测试、上线、监控、故障处理的每个环节，每一个环节都是标准的、非常严格的、经过认真思考的流程来供大家参考的，一定要按照流程来操作。为什么这样做？

给大家举个例子，按照这个步骤走是值得信赖的，每一步都有非常好的预案与系统的配合。比如说出现事故，大家是很慌的，因为那么多人在投诉、那么多人在等着说不能点餐了，为什么，美团外卖怎么了？然后我们处理事故的同学说：你不要慌。怎么可能呢？那么多用户在投诉，老板还在后面问你怎么样了，什么时候才能处理好，怎么可能不慌呢，臣妾做不到呀。

这个时候你肯定很慌的，这个时候你还要把很多问题考虑清楚几乎是不可能的，有些同学说我这里需要这么做、我需要写条SQL，结果忘了Where的语句，所以你在非常紧张的情况下根本想不全这件事情的，那怎么办？我们只能提前想好，如果会出现这种情况我们就执行这条SQL，然后放在那里经过无数人的Review和实验，它是可靠和可以被执行的。所以，我们在整个过程里面收集了非常非常多的操作流程，每一步都有非常严格的要求。

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我们梳理完了这些流程，希望把这些流程变成自动化的，否则人工操作的话，我们是可以要求大家严格执行，但是毕竟也是效率低下的，我们需要把很多的操作变成自动化。

举个例子，下图是我们发版的流程，看上去还蛮复杂的，一共有10步，我们有非常多的要求，你在发版之前需要验证哪些事情，发完版之后要验证哪些功能，最重要的是你要去评估，你要去评估有什么影响，你对下游有什么影响。

更重要的是，我们对每次发版都一定要有回滚措施，就是应急预案，你要回滚到哪个版本，如果是一个大的项目，大家一起联合发布的，是怎样的回滚过程，谁先操作谁后操作。对于每一次发版，没有预案是不允许发布的。

大家可能会说，我要改库、我要改表，我已经把表结构变了，还要写数据，这时候无法回滚，回不去了。那不行，那是不可能的，你一定有办法把它回退过去。另外，我们有每一次的降级方案和灰度的策略，如果是这一次发版引发的故障的，发版之后整个过程做一次非常详细的整理，到底哪些地方出了什么问题。

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在处理的过程中有几句总结的话跟大家分享：

**第一句话：****你要想稳定性做的非常可靠，灰度、灰度、还是灰度，没有别的方法 ；你不要把所有的量去验证这个事情。**我们对于灰度，可以做到按照城市、按某个功能、按URL某个参数来进行灰度，也可以按照一定流量的比例，比如说先灰度1%，然后到50%，然后到100%。

另外我们对于发版是有很强要求的，我们有一个发版的时间窗，周一到周四的下午两点到四点，其他时间是不允许发版的，如果你要发版你要提申请和审批。

为什么这么做呢？因为我们外卖特点就是中午流量非常高，晚上流量偏低。我们之前发现其实兄弟们很辛苦，非常辛苦的写代码，写到晚上八点，终于写完了开始发版，然后测试，到十点多又有十几台服务器要发布上去，还要回归这些功能，到11点终于发完了，一身疲惫终于可以回家了，然后回去休息。第二天早上十点钟一个电话打过来，出问题了，怎么办？到底去公司还是不去呢？别去了，赶紧在家看吧。

因为第二天中午是非常高的高峰，我们不希望用中午这么大的量来验证，我们希望晚上来验证，晚高峰虽然比中午的高峰低很多，但是也是一个非常大的高峰，我们用这个流量来验证，所以我们把发版的时间调到下午，不要在晚上发版，这样很累可能想不清楚，和你关联的其他同事都不在，很多事情也无法处理。

所以我们下午来发版，这样会很稳妥，大家都在，通过晚上的高峰来验证，如果没有问题，第二天也很稳妥很安心的，如果有问题则晚上进行压测；

**第二句话：****慢查询往往闯大祸。**慢查询是非常讨厌的事情，而且它的出现可能会有非常大的危害，慢查询把一个库打挂的话，我们负载均衡会跑到其他库也继续打挂，然后所有都挂了，解决数据库挂了的问题是非常耗时的，所以对SQL有极高的要求，在我们的实践里面我们不允许写join，不允许写like，每一次SQL都有Review，上线的流程里面会记录这次上线这次SQL是谁Review的；

**第三句话：****防御式编程，不要相信任何人和服务。**别相信你的下游说，我就调你三次，你放心吧，没事的。别信，肯定有鬼，你要做好对自身的保护，也不要相信下游说别人的提供的服务放心地使，哥向你保证五个9的可靠性，没有一个服务能做到100%的可靠的，这是必然的，即使是5个9，也有损失的时候，别相信他，要做好对下游的依赖和熔断；

**第四句话：****SOP保平安。**我们把所有的流程都变成标准化流程，这比拜大仙还管用，有时候开玩笑说发版之前没有拜一拜所以挂了，其实不是，而是因为你没有按照标准流程来操作所以挂了，如果每一步都严格按照标准流程来做，它是可信赖的，是不遗不漏的，保证做到方方面面；

**最后一句话：****你所担心的事一定会发生，而且可能马上会发生。**最近上了一些功能，你说好像这个地方可能会有问题，你最好赶紧看，也许马上就会有问题。所以我们建议做例行的巡检，定期地对你的服务、服务的指标、依赖的情况，有一天你去看发现突然多了一个服务，可能你还不知道。另外对DB、KV这样一些中间件做例行的巡检，及时的发现这些里面可能存在的问题。

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