接下來,我們就來探討,軟體品質指標有那些種類

可用度 Availability

一個服務的可用度,是由很多環節組合起來的,某些環節是掌控在開發者手中,某些環節則是 在使用者手中的;對使用者來說,一個服務的可用度,是由底下幾個環節的總合:

  • 軟體本身的可用度
  • IT/Cloud 架構本身的可用度
  • 服務提供者端的網路環境
  • 外部服務的可用度
  • 使用者端的網路環境

在計算 Availability 時,是把上面幾個因素相乘起來,便是你服務的可用度,假設你的IT架構 本身只能提供 99.99% 的可用度,那你的服務本身的可用度將會小於 99.99% 。當然,你可以透 過 Multi-Host 的方式,將服務布建在多個不同 Data Center,此時你的服務可用度,將可超 過單一平台可以提供的可用度。

假設 Cloud A 可以提供的可用度是 99% , Cloud B 可以提供的可用度是 98% ,而你將服 務同部布建在兩者之上,那麼兩者一起停機的機會是 (1-99%)*(1-98%) = 0.02% ,因此可靠 度提昇為 99.98% 。

然而,為了提高可靠到而佈建到 Multi-Host 時,不只要把 Presentation Layer / Frontend 放 到多個平台上面去,同時,使用者的資料也要同步到多個平台去,這樣,才能夠必免單一IT平台停機的 問題。但是這麼一來,當停機的平台再次上線時,如何處理資料的不一致問題,便成了另一難題。因此 ,多數的服務提供者只會把服務佈建在單一平台上。

服務提供者端的網路環境

目前,多數的雲端服務商仍是把主機設立在海外,在台灣沒有 Data Center ,因此,當台灣對外的海 纜出了問題時,雖然服務本身在海外仍是可用的,但是在台灣就連不上線,這一點,也是台灣的開發者 在選用雲端平台時需要考慮進去的。

過去幾年來,台灣對外的海纜,幾乎每兩年都會斷線超過一天。

  • 2001/02/09 中美海纜遭魚船勾破,數據傳輸容量遽減至原來的四成。HiNet, SeedNet, TaNet 均受影響
  • 2003/10/02 中美海纜遭魚船勾破
  • 2006/12/26 恆春地震造成四條國際海纜中美海纜、法新歐亞三號、亞太光纜一號二號網絡斷線, 影響到台灣對中國、香港、新加坡等東南亞國家和地區,以及上述地區對外的國際通信。耗時三週修複。
  • 2009/08/13 莫拉克颱風造成對外海纜斷線,影響台灣往中國大陸汕頭及東南亞地區,包括新加坡、菲律 賓及香港等地之通信。影響時間超過一週
  • 2010/03/04 高雄甲仙地震造成中美海纜斷線,影響時間超過一個月
  • 2011/11/14 ~ 2012/21/26 海纜進行維修,將造成HiNet連線中國之部份連網服務傳輸延遲時間變長。

若是你服務的對像是以亞洲為主,還是建議放在台灣或日本,若是服務對像以全球為目標,建議還是就放在美國吧。

外部服務的可用度 / SOA in Reality

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在幾年前,流行的系統架構是 SOA ,讓每一個團隊專注在單一面向功能的服務,將服務透 過SOAP/Restful API供內部及外部的使用者來使用。這樣的好處是,可以增快服務更新的速度減少 測試的範圍,在組織上,也可讓組織將重點放在核心服務上,而將其它的需求委由外部服務處理。

如此一來,對使用者來說,多重 SOA 子服務組合而成的服務,看起來就像是在雲端運行的一台大電 腦,跟舊式的服務並沒有差異。

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然而經過幾年的經驗後,大家發現實際上的經驗並不是那麼的美好;如同開頭所說的,服務的可用度, 是所有子服務的總合,單一服務的問題,將會把整體的可用度都拉低。

在我的實務經驗上, SOA 架構,反而變成無止境的 finger pointing ,最後變成,需要對所有外 部服務的可用度做長期的追縱,評估他實際上的可用度。另外,在委外給外部服務時,只會把可以離線 處理的服務委外給外部服務,需要線上即時處理的,還是自行開發較好。

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Service Level Agreement / Term of Service

TBD

可維護性 Manageability

可維護性指的是,一個服務在運行時,留下了多少的資料,供 admin 做為判斷服務狀況的依據。一 個線上的服務,除了基本的 log 檔外,還需提供底下的特性

  • Configurability: 提供設定檔,讓 admin / tester 能夠在不修改程式碼本身,而對軟體的 功能做調整。
  • Monitorability : 提供開放性的介面,讓 admin 可以很容易的去追縱服務本身的建康狀態及用 量,供 admin 來判斷,是否需要增加硬體的來分散線上伺服器的負擔。

Monitoring is Must

在提供一個服務時,我們一定要監控服務本身的狀況,並且要把這份資料與外部分享,減少本身溝通的 成本及增加客戶對服務的信任。

不管是設計多麼精良的服務,各個軟體平台商仍免不了會發生大型的災難,如:

  • Amazon AWS 於 2008, 2010, 2011 各發生過數小時的問題,造成 EBS 使用上的問題,導 制 reddit, zynga 等下遊廠商的服務問題
  • Google Gamil 於 2009 年發生過大形的停機,耖造成拳體用戶無法使用 Gmail 兩個半小時。
  • Azure 於 2012/02/29 ,由於時間同步的問題,造成用戶無法開啟新的 VM instance.

Performance

效能,算是個最常用的品質指標了,在講效能時我們通常會分成兩塊來講,一塊是反應時間(Response Time), 另一塊是處理量(throughput),前者只的是服務單一需求所要花的時間,後者則是單位時間內,可同 時服務的總需求數量。

影響效能的因素有很多,在多數的系統中,往往處理量增加的結果就是反應時間也一起增加,因此在系 統設計的初期,這些就要納入規格中,變成設計的一環;那麼,什麼是好的效能呢?在反應時間這邊有 個很好的指標,就是跟人互動的UI程式,如果反應時間能壓在 100ms 以下,那麼人們的認知就會覺的 這個程式是即時使用的,如果反應時間拉到 200ms 以上,就會開始覺得頓頓的。

對於網頁程式來說,反應時間不只是從 Web Server 這一端出去的時間,還要算上網路傳輸的時間以 及流覽器繪製畫面的時間,因此能留給網站主機的反應時間只剩下 50ms 上下;如果你的程式還有呼叫 其於的外部程式,那麼每多一層,反應時間至少增加 20ms ,或者是說少 20ms 給你的程式使用。

Reliability

可靠度(Reliability)跟可用度(Availability)是兩個常被弄混的名詞,Availability講的是, 在一段長的時間內,系統可被使用的時間(Up Time),Reliability則講的是在單位時間內,系統出 錯的次數。一個線上服務,可能是可用的(Available)但是他的輸出結果是有問題的(Unreliable)

Reliability 的評量指標有

  • 單位時間內,回傳錯誤訊息或者是無回應的次數。
  • 單位時間內,輸出結果是錯誤的次數。

Reliability的問題,往往是系統內的 Bug ,只是在使用量大時,才會凸顯他的存在,因此軟體開發 者不可忽略這微小的訊號。

Scalability

Scalability 講的是你的服務能不能夠隨著用戶數的增長,而跟著成長,服務的可延展性可以分為 , 直向擴充 Scale Up橫向擴充 Scale Out ,兩者都可以幫你增加可同時服務的 線上用戶數,但是後者的可擴充的程度,仍是遠高過前者的。

Scalability 讓我們動態的依事件配置不同數量的伺服器數量,以防止 Slashdot Effect 的發生 ,如總統大選或報稅截止日等事件,往往會在一日內擁入超過平日百倍的用戶數,如何讓服務正常運做 ,是軟體品質極重要的一環。

而 Scalability 對 Application Service Provider 更是重要,因為 Cloud Based ERP or CRM 系 統,較一般的網頁更有黏著性,一個有數萬個用戶的中型網站,同時間上線的用戶可能只有數百個,而 於他們的 Session 中存的資料也只有數 kilo bytes。然而對企業用戶來說 Cloud Based ERP, CRM , 在上班時間,可是一直在使用的,一間 200 人公司用的 ERP 系統,可能就會有 200 active sessions ,每 個 Session 又存了許多正在處理中的表格資料。

如何 scale up/out database intensive application 變成 ASP 提供者不得不面對的難題。

Security

網路服務的安全性問題,常常是個被誤會且忽略的問題,台灣許多主流的 Hosting Company 及 Billing Provider 的網站都出 過問題;他們的問題是,某本常用的軟體手冊的程式碼,在教導如何實作使用者認證時,只有在首頁 有檢查帳號,等帳號檢查過了,就會被導到內部的網頁去,然而,在內部網頁這邊,卻沒有檢查使用 者有沒有登入。

變成,只要得知內部網業的網址(form target)就可以直接存取內部的資料,因此,許多網站就 被 Search Engine Crawler 長驅直入,把所有的使用者資料都放在搜尋結果中公開了。至於實際 的例子我就不多舉了。

另外我有寫過一篇 專文 討論,該如合保護一個 WebService ,台灣的政府及民間網站,常常 用一些沒有被認可的電子簽證來做 https 的安全通訊,然而 https 的金鑰交換,在第一次是不安 全的,因此,若是你的金鑰是沒有經過第三方簽核的,那麼再交換金鑰時可能會受到 Man in the middle attack 直接把金鑰換掉。

使用 https 時,必需遵守幾個使用規範,這樣子通訊才會是安全的。

回到正題,服務的安全性可以分為幾塊

  • 通訊的安全性。
  • 身份的認可查核
  • 資料的安全性及使用權限
  • 資料的使用及變更的計錄追蹤

待續

在下一篇,我將講述,如何把這些概念,轉換成實際的數值指標。