[译] 一切系统都是分布式的（OReilly, 2015）
译者序
本文内容来自 2015 年的一本小册子 Everything is distributed（下载 Free-OReilly-Books）， 其中集合了 5篇与性能和运维相关的文章，本文翻译其中第二篇 Everything is distributed。
这篇文章思考有一定深度，但部分观点恐怕失之颇偏，比如作者认为分布式系统中的故障没 有根本原因（There is no root cause）、查找 root cause 多半是徒劳等等。
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由于译者水平有限，本文不免存在遗漏或错误之处。如有疑问，请查阅原文。
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以下是译文。
物流中心（图片来源）
人们应该感到惊讶的并不是每天都有这么多故障，而是每天只有这么少故障。你不应该惊 讶于自己的系统偶尔会崩溃，而应该惊讶于它竟然能长时间不出错地运行。
— Richard Cook
2007 年 9 月，76 岁的 Jean Bookout 正在 Oklahoma 一条陌生的道路上驾驶着她的丰田 凯美瑞，她的朋友 Barbara Schwarz 坐在副驾驶的位置。突然，这辆汽车自己开始加速。 Bookout 尝试了踩刹车、拉手刹，但都不管用，汽车还是继续加速。最后这辆车撞上了路堤 ，造成 Bookout 受伤，Schwarz 死亡。在随后的法律程序中，丰田的律师将事故原因指向 此类事故最常见的罪魁祸首：人为失误（human error）。“人们有时会在开车时犯错” ，其中一位律师宣称。Bookout 年纪很大了，而且也不是她熟悉的路，因此造成了这场悲剧 。
然而，近期一个针对丰田的 产品可靠性测试 却令这件事情有了一个 180 度的大转弯：凯美瑞中的一个软件 bug 导致的栈溢出错误（ stack overflow error）才是此次事故的罪魁祸首。下面两方面原因使得这一事件非常重要：
- 此类事故最常见的背锅侠 —— 人为失误 —— 最后确认并不是造成这次事故的原因（ 这个假设本身就是有问题的）
- 这件事展示了我们如何从 一个软件错误导致的小故障或（潜在更大的） 公司营收损失，无缝跨越到了 人身安全 的领域
要将这件事情往小里说可能也容易：（目前）在某款特定车型搭载的软件中似乎发现了一个常见 bug 。
但这件事的外延要 有趣地多。考虑一下目前发展地如火如荼的自动驾驶汽车。自动驾驶消除了人为失误 这个背锅侠，那我们得到的结论将是：在很多方面，自动驾驶汽车要比传统汽车更加安全。 但事实真是这样吗？考虑下面的情况：
- 如果发生了完全在汽车自动驾驶系统控制之外的事将会怎样？
- 如果训练汽车识别红绿灯的数据有错误怎么办？
- 如果 Google 地图让它去做一些明显很愚蠢的事，并且这些事很危险怎么办？
我们已经到达了软件开发中的一个特殊点 —— 不管是在技术上还是在社会/组织上，到 了这个点我们不再能理解、看到、或控制系统的所有组件 —— 我们的软件正在变得越来越复 杂和分布式。软件行业本身已经变成一个分布式的、复杂的系统。
我们如何开发和管理那些庞大到无法理解、复杂到无法控制、出错方式也无法预测的系统？
1. 拥抱故障
分布式系统曾经只是计算机科学博士和软件架构师的领地，受众非常小。但现在不同了。 仅仅因为你在笔记本电脑上写程序、无需关心消息如何传递和锁问题，并不意味着你不 需要关心分布式系统：
- 你写的程序发起了多少对外部服务的 API 调用？
- 你的代码是跑在PC 上还是移动设备上 —— 你确切地知道所有可能的设备类型吗？
- 当你的应用正在运行时，它可能遇到哪些网络方面的限制，关于这些你知道多少？
- 当软件到达特定规模时，它会遇到哪些瓶颈，关于这些你又知道多少？
在经典分布式计算理论中，我们学到的一件事情是：分布式系统经常会发生故障，而且 大都是局部而非全局故障。这些故障不仅难于诊断和预测，而且很难复现 —— 可 能是某个特定的第三方数据流没数据了，可能是位于某个你从未听说过的地方的路由器挂掉 了。你永远在同短时故障（intermittent failure）作斗争，这注定是一场失败的战役 吗？
应对复杂分布式系统的方法并不是简单地增加测试，或者采用敏捷开发流程，也不是采用 DevOps 或者持续交付（continuous delivery）。任何单一的技术或方法都无法阻止类似 丰田汽车事故这样的事情再次发生。实际上，类似这样的事情肯定会再次发生。
解决这类问题我们需要拥抱这样一种观念：无法预知的故障种类太多了 —— 我们面对的是一 片巨大而未知的未知海洋；此外，还需要改变我们构建系统时 —— 以及运维现有系统时 —— 的思考方式。
2. 分布式设计，本地化开发
好了，现在我们可以确定的一点是：每个编写或开发软件的人都需要像分布式系统工程师 一样去思考。但这句话到底意味着什么？在实际中，它意味着：丢弃那种单计算机（节 点）的思考模式（single-computer mode of thinking）。
直到最近，我们才可以将计算机视为一个相对确定性的东西（a relatively deterministic thing）。当编写一个在某台机器上运行的代码时，我们能够确定性地假设很多东西，例如 ，内存查询的方式。但现在已经没有应用还运行在单台机器上了 —— 云就是这个时代的计 算机（the cloud is the computer now），它就像一个生命系统（living system），一 直在持续不断地变化，尤其是在越来越多的公司开始采用持续交付这种新范式的过程中。
因此，你必须开始：
- 接受这样的假设：支撑你的软件运行的系统一定会发生故障
- 对为什么会发生故障以及故障可能会以怎样的形式发生做出预案
- 针对这些预案设计数据收集方案
这并不是像说一句“我们需要更多测试”那么简单。传统的测试哲学中，假定 所有测试用例都是能够描述出来的，但在分布式系统中这一点不再成立。（这并不是说 测试不重要了，而是说测试不再是万灵药。）
当处于一个分布式环境、并且大部分故障模 式都是无法提前预测也无法测试时，监控就成了唯一的理解应用行为的方式。
3. 数据是分布式系统的通用语言
如果对刚才的比喻（复杂系统就像一个生命系统）进行延伸，那在 诊断出一个人中风后 才去寻找病因 与 在中风前就能及早发现问题 明显是两种方式。你当然可以翻阅病 例上的就诊记录，从中看出其实早有中风的苗头，但你更需要的是一个早期告警系统， 以及一种在问题刚发生时就能看到并尽可能快地介入处理的方式。
另外， 历史数据只能告诉你哪里出了问题，并且是局限在特定时间段内的问题。但在处理分布 式系统相关的问题时，需要关心的事情要比仅仅 ping 一下服务器通不通多多了。
与测量和监控相关的工具现在已经有很多，这里不会就具体工具展开讨论，而是要告诉你： 在查看自己的应用和系统的监控数据的过程中，你会对“直方图通常比平均值更能说明问 题”有越来越深的理解，在这个过程中开发者不会再将监控视为纯粹是系统管理员的领 域。
4. 复杂系统中人的角色
无论多么复杂的软件最终都是人写出来的。
任何对分布式系统和复杂度管理的讨论最终都必须承认 人在我们设计和运行的系统中 的角色。人是我们创造出来的复杂系统中不可分割的一部分，而且很大程度上我们要对他 们的多样性（variability ）和适应性（resilience ）负责（或对他们缺乏这两种特性负 责）。
作为复杂系统的设计者、建造者和运营者，我们受一种厌恶风险（risk-averse）文化 的影响，不管我们是否意识到这一点。在试图（在进程、产品或大型系统中）避免故障的过 程中，为了使自己能够有更多“把控”（control），我们倾向于粗细不分地列出需求（ exhaustive requirements）和创建紧耦合（tight couplings），但这种方式经常 更容易导致故障，或者产生更脆弱的系统。
当系统发生故障时，我们的方式是责备（blame）。我们粗鲁地寻找所谓的故障“原因” —— 实际上，相比于寻找真正原因以避免将来再出现类似问题，这种所谓的寻找故障“原因”的 过程经常只是一个减轻负罪感和寻求内心平静的活动。这类活动通常会导致人们继续加强对 系统的“把控”，而结果是最终的系统更加脆弱。
这里的现实是：大部分大故障都是一连串小故障叠加的结果，最终触发了某个事件（most large failures are the result of a string of micro-failures leading up to the final event）。这些故障并没有根本原因（There is no root cause）。我们最好不 要再去试图寻找根本原因了，这样做只是在攀登文化期望（cultural expectations）和强 大且根深蒂固的心理本能（psychological instincts）的悬崖峭壁。
20 世纪 80 年代奏效的流程和方法论，到了 90 年代已略显落后，现在更是完全不适用了 。我们正在探索新的领地和模型，以构建、部署和维护软件 —— 以及开发软件的组织自身（ organizations themselves） 。