成都核酸檢測系統“崩潰”事件，將東軟推至風口浪尖，同時也在技術圈內引發了廣泛的討論。

開發一個不崩潰的核酸系統到底難不難 ？

這篇文章，勇哥想象自己是核酸系統架構師，談談自己對核酸系統的理解。

1 明確系統邊界

作為架構師，首先需要明確系統邊界。

核酸檢測核心流程：

1. 醫護人員開啟核酸系統的手機端應用，錄入試管編碼 ;
2. 醫護人員掃描居民的健康碼；
3. 醫護人員採集咽拭子標本 ；
4. 檢測結束之後，醫護人員將檢測標本送至檢測中心；
5. 檢測中心將檢測結果提交到核酸系統，然後核酸系統會將核酸結果同步到健康碼系統。

成都核酸系統崩潰時，流程阻塞在步驟一和二。

本文裡我們提到的核酸系統，也就是指醫護人員使用的系統。而核酸檢測系統會將檢測結果同步到健康碼系統 , 健康碼系統面向的是大眾居民 , 是高頻場景。

對於成都市居民來講，與他們關係最為密切的就是兩套系統。

1. 核酸系統：核酸醫護人員使用 , 東軟負責開發和維護；
2. 天府健康通：廣大市民使用，騰訊研發和維護。

2 崩潰疑雲

核酸系統軟體是屬於政府購買 (TO G)，市民使用 (TO C) 。

核酸系統是一個多方協作的系統，它不僅直接和政府有關係，還涉及到多個廠商，一個系統工程背後，除了系統整合商之外，包括多個分包商。比如西安的一碼通，曾集結了電信、東軟、美林和安恆等公司。

正因為這套系統涉及面之廣，當成都核酸系統崩潰時，我們需要冷靜下來，縷清條理。

我們先從基礎設施層的維度來分析，很多網際網路公司會將自己的服務部署在阿里雲或者騰訊雲，部署方便，也可以動態擴容。

那麼核酸系統部署在哪裡呢？假如核酸系統是以 SAAS 形態部署（東軟自建機房，或者東軟採用阿里雲/騰訊雲服務），那麼成都核酸崩潰事件，東軟必然脫不了干係 。但東軟隨後硬氣的發了公告：

系統上線後，發現有響應延遲、卡頓等現象，東軟集團第一時間組織專家組和堅守現場的公司技術人員，與成都市相關部門一起，排查事故原因，強化安全防護，保證系統執行。據技術專家研判，目前出現的系統響應延遲、卡頓等現象與核酸檢測系統軟體無關。9月3日零點左右，在進行網路調整之後，系統執行平穩順暢，效率得到極大提升，當日共完成1200萬樣本採集量。

假如核酸系統沒有問題，會不會是網路問題呢？

成都核酸系統奔潰時，醫護人員以為是訊號問題，紛紛舉起手中的手機，捕捉訊號，而排隊的市民卻可以刷抖音，頭條。

9月3日下午4點32分，四川省通訊管理局發文稱，“全市通訊網路執行平穩，各核酸檢測點行動網路覆蓋良好，沒有出現網路擁塞和故障。”

我們基本可以做出判斷：成都核酸系統部署在政務雲，也就是政府部門提供基礎設施  ，應用開發商將軟體部署在政務雲機房裡 。

核算系統崩潰的可能原因：

1. 政務雲機房問題

   網路問題（負載均衡，頻寬，防火牆）,  或者機房伺服器出現故障；

2. 核酸系統軟體問題

   核酸檢測軟體確實承載能力有限，軟體崩潰了。

3  應用層設計

核酸系統是屬於高併發應用嗎？這裡我們做個估算：

• 人口估演算法：

據統計成都市人口2千萬多人，假設集中在6小時內做核酸，平均每小時支援的併發人數是3531666。每秒支援的併發約為1000。基於檢測人員的集中度不均衡的因素，假設高峰期是平均併發的2-3倍。則每秒併發“核酸登記”2000-3000左右。

• 檢測點估演算法：

今年5月份，上海抗疫期間一共有 15000 + 核酸檢測點 ，我們假設成都有和上海一樣多的核酸檢測點。市民在排隊核酸檢測時，核酸醫護人員掃居民健康碼的時間間隔在10秒到15秒之間，每個核酸檢測點並行兩排檢測通道，那麼每秒併發“核酸登記”也是在 2000-3000 左右。

透過兩種估算方法，我們發現：核酸系統的請求併發度並不高。

雖然併發度不高，但每天的業務資料條數量級較高 ，按照東軟的公告，每天可以完成1200萬核酸樣本採集。

假設核酸檢測記錄一天1000萬條資料，一週就有7000萬條，1個月就能達到3億條資料。那麼勢必要使用分庫分表。

1. 醫護人員掃市民的健康碼 ，核酸登記的請求傳送到 api 閘道器 , api 閘道器將請求轉發到核酸系統；
2. 快取儲存檢測點，檢測批次等基礎資訊，核酸系統透過快取判斷業務請求是否合法，若合法，則組裝真正的入庫的資料；
3. 核酸系統呼叫分庫分表中介軟體將資料插入到資料庫 。

看起來，核酸系統的架構設計還是比較簡單清晰的，核心點在於用分庫分表硬擋高流量訪問。

但現在這種模式就完美了嗎 ?

我們舉湖北鄂通碼舉例，核酸登記後，健康碼在 10~20 分鐘狀態會修改成綠色並標識成：核酸已檢測，也就是核酸已檢測的狀態會非同步同步到健康碼服務。

我們不由得想到了訊息佇列 MQ ，MQ 最大的優勢在於：非同步和解耦，MQ 模式還有一個優點：當流量激增時，訊息佇列還可以起到消峰的作用。

MQ 方案裡，核心流程如下：

1. 醫護人員掃市民的健康碼 ，核酸登記的請求傳送到 api 閘道器 ，api 閘道器將請求轉發到核酸系統；
2. 快取儲存檢測點，檢測批次等基礎資訊，核酸系統透過快取判斷業務請求是否合法，若合法，則組裝真正的入庫的資料；
3. 核酸系統將檢測記錄傳送到訊息佇列，返回給前端響應成功；
4. 消費者接收訊息後呼叫分庫分表中介軟體將資料插入到資料庫 ；
5. 消費者接收訊息後同步狀態到健康碼服務。

在架構設計中，並不是引入了元件就完事了，更需要考慮如何精準的使用元件。

比如，使用訊息佇列 kafka ，如何保證不丟訊息，如何保證高可用。使用了分庫分表中介軟體，是不是需要考慮資料異構，以及冷熱分離等。

4 監控平臺

我們經常講：研發人員有兩隻眼睛，一隻是監控平臺，另一隻是日誌平臺。

在對效能和高可用講究的場景裡，監控平臺的重要性再怎麼強調也不過分。

▍一、基礎運維監控

基礎運維監控負責監控伺服器的 CPU、網路、磁碟、負載、網路流量、TCP 連線等指標，並且透過設定報警閾值實時通知指定負責人。

我們在基礎設施層這一節裡提到：

核酸系統崩潰時，成都政務雲不能提供暢通的核酸檢測服務 , 可能原因之一是政務雲機房問題。

當政務雲機房出現問題時，基礎運維監控可以幫助運維人員更快的發現問題，並制定解決策略。

▍二、應用系統監控

應用系統監控是研發人員接觸最多的一種監控型別，系統出現瓶頸的時候，應用系統監控會有最直觀的體現。

筆者一般會關注效能監控，方法可用性監控，方法呼叫次數監控，JVM 監控這四大類。

• 效能監控

效能監控不同時間段效能分佈，實時統計 TP99、TP999 、AVG 、MAX 等維度指標，這也是效能調優的重點關注物件。

• 方法呼叫次數監控

  

方法呼叫次數監控可以按照機器，時間段分析介面或者方法的呼叫次數，當大流量來襲時，可以清晰的看到請求的波動。

• 方法可用性監控

方法可用性監控是指：當介面被呼叫或者方法被執行，可能返回異常或者方法執行拋異常，分析該方法是否呼叫正常，當系統出現嚴重問題時，方法可用率是一個重要的參考指標。

• JVM 監控

JVM 監控是 JAVA 工程師特別關注的監控型別，我們會重點關注：堆記憶體，GC 頻率 ，執行緒數等等。

▍三、業務監控

業務監控功能是從業務角度出發，各個應用系統需要從業務層面進行哪些監控，以及提供怎樣的業務層面的監控功能支援業務相關的應用系統。

具體就是對業務資料，業務功能進行監控，實時收集業務流程的資料，並根據設定的策略對業務流程中不符合預期的部分進行預警和報警，並對收集到業務監控資料進行集中統一的儲存和各種方式進行展示。

比如訂單系統中有一個定時結算的服務，每兩分鐘執行一次。我們可以在定時任務 JOB 中新增埋點，並配置業務監控，假如十分鐘該定時任務沒有執行，則傳送郵件，簡訊給相關負責人。

5 多方協作

很多同學都指責東軟失職：“核酸系統在倉促上線之後，到底有沒有進行完備的效能測試 ”。

確實，效能測試非常重要 ，透過壓測可以知道系統的極限值是多大，當系統承受不住訪問時，就會暴露出瓶頸，如伺服器 CPU、資料庫、記憶體、響應速度等，從而促使研發團隊進行再最佳化。

這裡我們先按捺指責的衝動，核酸系統是一個多方協作的系統，它不僅直接和政府有關係，還涉及到多個廠商，一個系統工程背後，除了系統整合商之外，包括多個分包商。

《核酸檢測系統崩潰，東軟該不該背鍋？》這篇文章提到：

原則上，監督管理部門要把所有廠商叫在一塊協同作戰。但沒有頂層統籌的強壓之下，廠商之間的溝通和協調很難達成。大多數情況之下的壓測，各個廠商有點“各自為政”的意思。一般，軟體廠商會自己測試自己，鮮少幾家聯合起來測驗。“不同廠商坐在一起的時候，大家都覺得自己沒有問題，都會覺得是別人的問題。理由也會一致，我們的系統在別的地方跑過，沒出岔子"。甚至應對這一局面，各家的心思都極為微妙。“每個廠家在系統上的投入都是一筆不菲的開支，在應急狀態之下，如果上面領導沒表態，也沒明確是公益性質還是有償的付出，廠家相應選擇也是謹慎的。”  因此大多數情況之下的壓測，各個廠商有點“各自為政”的意思。一般，軟體廠商會自己測試自己，鮮少幾家聯合起來壓測。

這篇文章的一個觀點，“這是技術層面之外，一個城市應急預案的管理能力問題。”  我深以為然。

6 總結

假如我是核酸系統的架構師。。。。

1. 我會使用訊息佇列 + 分庫分表來最大程度提升系統的吞吐量。

2. 我會在使用訊息佇列中介軟體的時候，重點關注如何不丟失訊息，訊息系統如何做到高可用。

3. 我會使用分庫分表中介軟體時，重點關注冷熱分離，如何將資料異構到資料倉儲。

4. 我會在政務雲部署監控系統，提供基礎運維監控，應用系統監控，業務監控的能力，當系統出現問題時，團隊可以以最快的速度發現問題，並解決問題。

可是，核酸系統是一個多方協作的系統，我們不僅需要和政府溝通，也需要和眾多三方廠商協作。

也許，當我提出需要更多伺服器預算時，政府部門的預算並不充足，或者就算充足了，走流程也要一個月的時間；

也許，當我提出需要部署監控系統，公司會以人力不足為由或者政務雲硬體資源不足，否定我的方案；

也許，當我聯調時發現一個三方介面速度慢，排查起來（溝通成本）需要 4-7 天時，我也不得不沉浸在瑣事中；

直到最後，當系統崩潰時，我也只能嘆息到：“尊重技術，尊重專業”。