积沙成塔

你在展望未来的时候,是不可能将这些片段完整的串起来的,你只能在回顾过往时才可以。所以你要相信,在未来某个时刻,你会将这些片段串起来!

史蒂夫.乔布斯

当我读完《程序员的思维修炼》时,有一种韦小宝和双儿终于八部《四十二章》中的地图串起来的感觉。那些原本琐碎,散落的片段开始汇集,并形成一条明晰的线。很多原来遇到的问题和困惑也都变得清明而鲜活。

不要理解错了,我可不是说这本书本身有那么大的功效。事实上,这种非常美妙的体验与之前的一些阅读有很大的关系,这段时间我在读/重读的一些书是:

不知道为什么,原标题为《Pragmatic Thinking and Learning》的书,为什么会被翻译为《程序员的思维修炼》,整本书也基本上没有什么程序员,软件开发相关的内容。两年前我读了几页就放下了,我以为又是一本《从小工到专家》,《Clean Coder》之类的书。

核心观念

事实上,《程序员的思维修炼》里在讨论从大脑以及人类思维的方式。它强调使用一些实践来提升大脑的工作效率,包括如何平衡使用R(Rich)型思维和L(Linear)型思维(不是简单的左右脑思维,人类的神经系统比简单的左右脑半球可要复杂的多了)。

其中为了锻炼R型(基于图像而非语言,整体而非局部,感觉而非理性)的思维,作者建议做一些编程、写作之外的练习。

比如我经常做的有:

  • 练习某种武术(比如形意拳)
  • 绘画(素描,练习手眼配合)
  • 把想到的东西说出来
  • 听相声(在听相声的过程中,你会不自觉的脑部画面)

这些看似与思维方式,具体的编码能力没有关系的事情,其实会在很大程度上帮助你成为更加优秀的问题解决者

在实际工作中,我们会遇到很多问题。这些问题在最开始时我们可能只是全盘接受,而没有产生深层次的思考。

比如为什么要结对编程?持续集成/持续交付到底要做到什么程度?如果项目压力很大的话,还要坚持编写自动化测试吗?如果客户的组织结构限制,要裁剪掉一些实践,如何做平衡?

一个部门墙的例子

我去年在客户现场做一个项目的售前,在帮助客户梳理需求的时候,遇到一个在我看来十分奇怪的需求:客户的开发经理想要开发一个接口管控系统。

客户团队在开发过程中感觉很痛苦:正在开发的业务系统分为很多个组件,每个组件都由一个独立的团队开发,所有的组件会定期的做集成。在集成的时候(好几周一次),经常会有某些接口更改之后导致依赖方编译失败的情况。也就是说,接口的变更很难控制,依赖方基于旧版本的接口进行开发,到集成的时候发现两者的不匹配,由于没有人知道接口变更对其他人的影响,排查问题会花费很长时间。

而好几周一次的集成,往往以为着开发时间的结束,软件要进入测试部门的验收测试。测试部门要验收,又没有一个可用的版本,所有压力就会跑到开发部门,而这个排查过程又很费时,以为着有人需要加班工作,所以大家对接口变更深恶痛绝。

在这个背景下,客户经理想要一个接口管控系统来保证所有的接口定义(C语言的头文件,或者Java里的接口)都不能被自由的变更,这样集成的时候就不会有问题了。而如果是在一定要修改的时候,通过这个管控系统,开发经理可以知道谁,想要在何时,发起什么样的变更,而影响的依赖方有哪些等等信息。以后还可以对这些变更进行统计,分析哪些接口是多变而不稳定的。

如果忽视这个需求背后的不合理的本质,开发者很可能会真的建模出一个表示接口的实体,然后开发一个信息管理系统来管理这些实体,还可能为其开发dashboard用以展现接口的变更分析等。

我看了看客户团队搭建的jenkins的监视器,问他:你们不是有持续集成环境吗,为什么不把所有的组件的集成都放在CI上运行呢?客户像看疯子一样的看着我,说:这些组件是别的部门开发的啊!

我说,哪又怎么样呢?虽然不是同一个部门,但是发布的时候总是在一起的,放在统一的持续集成环境可以保证变更的影响最小化:毕竟,本质上CI的作用就是通过频繁的集成来尽早的暴露问题嘛。客户摇摇头,说:版本的CI是不能失败的!我几乎要笑出声来了,说:那要CI干什么,如果它永远不挂的话!客户说:这个是一条开发纪律,版本CI失败了会影响团队的绩效。

也就是说,从某个时刻起,开发部经理被客户逼迫着上线,但由于产品的集成问题,该交付的软件并没有如期交付(当然也没有经过足够的测试)-- 因为没有一个可用的软件包。于是气急败坏的经理在总结经验的时候定下规矩:版本CI不许失败!

这是一个局部优化的典型案例。

视图

全局优化

在遇到问题时,人们总是倾向于解决眼前的问题。而这很可能是“头痛医头,脚痛医脚”的手段,如果缺乏对问题根本原因的分析过程,重复的问题会不断的冒出来,你会为解决这些救火型的而疲于奔命。就像《凤凰项目》中比尔的运维团队一样,团队成员总是被临时插入的紧急任务打断,而一旦团队将次作为常态,就再也无法从这种没有希望的状态中解脱出来了。团队会变得越来越忙,越来越没有条理。

全局优化强调分析问题的根本原因,从而更加系统的进行调整,而不是做无谓的局部优化。

关注价值流

关于这一点,我事实上已经整理了好几篇博客了:

很多时候,程序员很容易深陷技术无法自拔,而忽略了技术服务于业务这个前提。我自己在工作的前几年也是这样,喜欢追求纯粹的技术。业务本身可能并不会比技术更有意思,但是使用技术来解决业务中遇到的问题,才是程序员重要的职责。

当然,这种短视并不局限在程序员身上。我看到了很多的趾高气昂的业务人员,对开发人员说:我不管你实现上的细节,只需要你能让我完成X功能和Y功能就行了;也见过抱怨开发自己不自测,把压力push到测试团队的测试人员。

其实,如果将目光放到价值流上,这种短视行为就可能得到改善。每个独立的步骤:业务分析,编码实现,测试等都无法带来实际的价值,唯有这个流程串起来才可以。如果团队(包含了业务分析,开发,测试,部署)都聚焦在价值流上,才可能实现全局上的优化行为。

在现实中验证和优化

《发布》告诉我们现实世界是多么的混乱和不可控,我们认为的那些小概率事件其实每天都在发生。粗心的程序员写错了日志级别,结果网站上线之后的几天内日志就写满了磁盘;一个未赋值的环境变量导致使用了该变量的脚本执行了危险的操作(rm -rf $PREFIX/);没有为数据库连接设置合适的超时时间而导致系统挂起等等。

这些在开发环境,测试环境,staging环境无法发现的问题,最终会在产品环境中找到你,并对你的数据造成伤害,令你的业务造成损失。

我在很早前的一个项目上,经历过这样一个有趣的生产问题,直到今天我还记忆犹新。我为一个C/S架构的文件管理系统设计了一个表结构,由于我们是用C语言来实现这个系统的,所以不得不定义了一些这样的结构体:

typedef struct _RemoteFile{
    char name[128];
    char revision[6];
    //...
} RemoteFile;

基于某些原因(可能是序列化库的限制),这里的版本号定义成了一个字符数组,长度为6。这个字段会保存后台的subversion返回的版本号。

在投入生产之前,开发和测试人员分别做了大量的测试(好吧,并不是很大量,但是确实做了一些测试)。基本功能都正常,事实上,这个系统良好的运行了3周,第4周的某一天,客户突然抱怨所有文件都无法提交到后台系统了。

VC写的前端应用会报一个类似于Something Went Wrong的错误,我们远程查看了后台的日志,发现数据库报了一个主键冲突的异常。有经过了1个小时的分析(其实就是远程连接到生产系统,用gdb attach到进行上,然后单步调试),我们发现RemoteFile这个结构提的revision中的数据赫然是999999!。

我们后台的文件管理系统是基于subversion开发的,而同一个subversion库会共享一个revision号:这显然是一个不断自增的数字。在短短的3周内,疯狂的用户们提交了999999次,终于在第1000000次时保存失败了:事实上,subversion已经执行成功了,但是写入数据库时失败了。

反脆弱

如果没有办法避免这种失败(事先要考虑到这么多的异常情况不太现实,而且会投入过多的精力),那么就需要设计某种机制,使得当发生这种失败时系统可以将损失降低到最小。

另一方面,系统需要具备从灾难中回复的能力。如果由于某种原因,服务进程意外终止了,那么一个watchdog机制就会非常有用。

反脆弱还包括系统需要提供足够的机制来保护自己,比如熔断器模式,舱壁隔离模式等等。

熔断器模式指当应用在依赖方响应过慢或者出现很多超时时,调用方主动熔断,这样可以防止对依赖方造成更严重的伤害。过一段时间之后,调用方会以较慢的速度开始重试,如果依赖方已经恢复,则逐步加大负载,直到恢复正常调用。如果依赖方还是没有就绪,那就延长等待时间,然后重试。这种模式使得系统在某种程度上显现出动态性智能

舱壁隔离模式指将组件部署在不同的应用容器中(独立进程,独立的JVM等),这样避免某些有缺陷的组件将整个系统的资源耗尽, 影响其他的组件正常工作。

在现实世界中,设计一个无缺陷的系统显然是不可能的,但是通过努力,我们还是有可能设计出具有弹性,能够快速失败,从失败中恢复的系统来。

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