现代基础设施弹性压力测试

摘要：如今，用户对无缝性能的期望意味着系统无法承受可能导致收入和声誉损失的停机或中断。因此，没有人可以低估压力测试在确保系统能够抵御不幸事件和故障方面的作用。事实上，混沌工程是一项关于测试基础设施弹性的创新。

   了解压力测试在构建弹性现代基础设施和实践中的重要性，以确保您的系统能够承受意想不到的挑战。
　　
　　如今，用户对无缝性能的期望意味着系统无法承受可能导致收入和声誉损失的停机或中断。因此，没有人可以低估压力测试在确保系统能够抵御不幸事件和故障方面的作用。事实上，混沌工程是一项关于测试基础设施弹性的创新。
　　
　　本文讨论了混沌工程，并定义了什么是故意的故障，以便人们了解如何将它们引入测试以了解系统的健壮性和适应性，这对于构建更具弹性的基础设施的公司特别有用。
　　
　　什么是混沌工程？
　　
　　混沌工程是故意在系统中引入故障或不稳定性，以便在它们导致实际中断之前发现弱点的实践。受“混沌理论”概念的启发，看似随机的小干扰可能会产生深远的影响，混沌工程基于类似的原理运作：微小的干扰可能会导致重大的系统影响。
　　
　　在混沌工程中，工程师使用模拟来使系统适应现实世界的条件，例如服务器故障、高流量负载或意外断开。目标不是导致系统崩溃，而是了解系统在压力下的行为，更重要的是，了解如何提高其弹性。
　　
　　韧性在基础设施中的重要性
　　
　　在一切都全天候运行的数字世界里，基础设施的弹性不再是一种放纵，而是一种必需品。现在设计系统的目的是为了处理不间断的、不可预测的变化。此外，用户期望零停机时间。无论是流量激增、硬件故障，还是网络攻击，企业都希望他们的系统能够快速适应和恢复。
　　
　　弹性测试确保以下能力：
　　
　　对这些场景进行测试不仅可以让企业在意外中断中生存下来，还可以茁壮成长，保持竞争优势。
　　
　　混沌工程中的关键概念
　　
　　假说驱动的实验
　　
　　混沌工程不是随机的；这是结构化的。工程师们根据他们认为系统应该如何应对故障来形成假设。通过运行实验，他们可以确认系统的弹性或暴露弱点。
　　
　　小规模故障测试
　　
　　混沌工程从小处开始。工程师将在孤立的、非关键的环境中测试故障，而不是关闭整个系统。一旦成功，他们就会逐渐扩大实验规模。
　　
　　稳态行为
　　
　　了解系统的稳定状态——其正常的预期性能——是至关重要的。这为在引入混乱时测量系统行为的变化提供了一个基准，允许工程师识别偏差并排除性能问题。
　　
　　故障注入
　　
　　这是指故意在系统中引入错误，例如服务器崩溃、网络延迟或连接失败。这些压力点揭示了系统在压力下的真实行为。
　　
　　自动监控
　　
　　连续监测在混沌工程中起着至关重要的作用。Prometheus、Grafana和Datadog等工具有助于跟踪系统行为，提供服务如何响应故障并允许实时诊断的见解。
　　
　　使用混沌工程进行压力测试的最佳实践
　　
　　1.从小事做起，建立自信
　　
　　首先在非关键环境中引入小的、可控的故障。这些可能包括：
　　
　　•模拟服务器崩溃。
　　
　　•在微服务中注入人工延迟。
　　
　　•暂时断开数据库连接。
　　
　　当您的团队在处理小规模故障方面变得更加自信时，您可以扩展到更大、更复杂的场景。
　　
　　2.仔细规划假设
　　
　　混沌工程的核心在于形成清晰的假设。例如，“如果我们的微服务架构中的一个节点出现故障，流量应该无缝地重定向到另一个节点，而不会影响用户。”通过实验来验证这个假设。
　　
　　3.使用已有的混沌工具
　　
　　像Gremlin、Litmus Chaos、Chaos Monkey、AWS FIS和Chaos Toolkit这样的工具已经使混沌工程变得触手可及。这些工具提供了自动化故障注入和混乱实验的接口，允许企业有效地测试各种故障场景。
　　
　　4.优先考虑核心系统
　　
　　首先测试基础架构中最关键的部分。如果一项服务是运营的基础，比如支付网关或客户数据库，首先要对这些系统进行压力测试，以确保它们能够快速自主地恢复。
　　
　　5.迭代和学习
　　
　　混沌工程是一个迭代的过程。在每次实验之后，团队应该分析结果，记录发现，并相应地调整他们的系统。通过持续运行这些测试，可以随着时间的推移逐步构建弹性。
　　
　　混沌工程的常见场景
　　
　　1.网络故障
　　
　　通过模拟缓慢或断开的连接，工程师可以测试他们的系统如何处理不可靠的网络。这对于数据必须在多个节点或区域之间移动的分布式应用程序尤其重要。
　　
　　2.数据库宕机
　　
　　许多服务依赖于对数据库的持续访问。通过模拟数据库停机或间歇性断开，工程师可以确保他们的应用程序即使在数据库不稳定的情况下也能保持功能。
　　
　　3.交通高峰
　　
　　在病毒式传播时刻和意外高流量事件的时代，测试系统如何处理突然的流量激增至关重要。通过增加流量水平进行压力测试可以帮助团队了解其基础设施的限制，并实现自动伸缩机制。
　　
　　4.硬件故障
　　
　　模拟磁盘故障、CPU节流或RAM过载会暴露硬件冗余策略中的弱点。测试数据复制和故障转移机制的弹性可确保系统在硬件出现问题的情况下仍保持运行。
　　
　　自动化在混沌工程中的作用
　　
　　在现代基础设施中，自动化是弹性测试的支柱。自动化测试和模拟允许组织在没有人工干预的情况下大规模运行混乱实验。像Terraform和Jenkins这样的自动化工具可以配置为设置混乱实验，注入故障，并在测试结束后恢复正常。
　　
　　自动化确保混沌工程成为一个连续的过程，而不是一次性的实验。有了正确的配置，团队可以执行混乱实验，作为CI/CD管道的一部分，确保每个部署都经过弹性压力测试。
　　
　　建立弹性文化
　　
　　成功的混沌工程不仅仅是工具或实验——还在于建立一种适应力强的文化。这意味着营造一个没有责备的环境，让团队能够轻松地探索潜在的弱点并从失败中学习。混沌工程鼓励跨团队协作，开发人员、运维和安全团队一起工作以加强基础设施。
　　
　　此外，对混沌实验进行定期的事后检查不仅可以帮助团队确定哪里出了问题，还可以帮助他们确定如何改进流程、体系结构和响应协议。
　　
　　结论：为不可预知的事情做准备
　　
　　在这个复杂的数字世界中，基础设施的故障成为不可避免的麻烦，但通过混沌工程和压力测试，系统可以提前准备好，设计出在挑战测试下具有弹性的系统。
　　
　　采用混沌首先会在早期阶段带来弱点，以免它们有机会失控，从而确保服务在所有条件下都是可用的、高性能的和可扩展的。停机时间是不可接受的，它不能再是一个选择；事实上，这已经没有商量的余地了——必须通过压力测试来确保弹性。