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來源：混沌工程實(shí)踐
作者：碼六賈

Netflix使用了灰度部署進(jìn)行混沌實(shí)驗(yàn)，但仍會(huì)有小部分用戶可能會(huì)受到影響。灰度黑洞，為混沌工程測(cè)試的安全性提供了理想的環(huán)境，對(duì)用戶的影響則完全為零。

一、又快又穩(wěn)的新挑戰(zhàn)

人總有完美主義傾向，而現(xiàn)實(shí)是：寫的代碼不會(huì)沒有Bug，所有的測(cè)試不可能完備，生產(chǎn)的構(gòu)建部署不會(huì)沒有缺陷，用戶永遠(yuǎn)都會(huì)遇到問題。不過，我們革新和改變的動(dòng)力，往往來自慘痛的生產(chǎn)事件：

2019年7月CloudFlare的大宕機(jī)，是由錯(cuò)誤配置的Web應(yīng)用防火墻造成的。
Facebook的反垃圾郵件系統(tǒng)，意外地折疊了指向合法來源的鏈接。
由于臨床記錄管理系統(tǒng)的軟件更新，錯(cuò)誤地為超過10,000名的患者開了藥。

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采用DevOps實(shí)踐已經(jīng)成為共識(shí)，發(fā)布周期的縮短，新功能推向生產(chǎn)的速度比以往更快。同時(shí)，微服務(wù)和云原生架構(gòu)正在增加應(yīng)用的復(fù)雜性。當(dāng)速度和復(fù)雜性增加時(shí)，軟件缺陷進(jìn)入生產(chǎn)的機(jī)會(huì)也在增加。

為了解決這一風(fēng)險(xiǎn)，我們需要加強(qiáng)在生產(chǎn)中的測(cè)試實(shí)踐，這一過程常常稱為“測(cè)試右移”。

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測(cè)試右移，從后期生產(chǎn)階段開始測(cè)試任務(wù)。這些測(cè)試是為了確保穩(wěn)定性、性能和可用性標(biāo)準(zhǔn)。這樣，就可以從目標(biāo)用戶那里收集反饋和評(píng)論，以了解在現(xiàn)實(shí)世界中的應(yīng)用行為。這有助于進(jìn)一步提高質(zhì)量。

二、生產(chǎn)中測(cè)試的迫切性

在新產(chǎn)品投產(chǎn)之前，單元測(cè)試、功能測(cè)試、集成測(cè)試和非功能性測(cè)試等多種測(cè)試類型，對(duì)質(zhì)量保障至關(guān)重要。下面這個(gè)圖非常有意思，從測(cè)試對(duì)象的范圍（從單個(gè)組件到系統(tǒng)層面）以及是否獲得新知識(shí)這兩個(gè)維度，對(duì)上述測(cè)試類型進(jìn)行分類。

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( “混沌工程”在圖的右上角)

一般而言，測(cè)試都在隔離的環(huán)境中進(jìn)行。這些環(huán)境盡可能復(fù)制生產(chǎn)，以便為測(cè)試人員提供相當(dāng)?shù)臏y(cè)試環(huán)境，而不在生產(chǎn)環(huán)境直接測(cè)試，避免用戶因?yàn)闇y(cè)試面臨風(fēng)險(xiǎn)。

但是，僅進(jìn)入生產(chǎn)之前的測(cè)試不足以解決所有問題，原因有以下幾種：

2.1 生產(chǎn)是一個(gè)獨(dú)特環(huán)境

生產(chǎn)不可替代。我們可以構(gòu)建測(cè)試環(huán)境，使用與生產(chǎn)相同的基礎(chǔ)設(shè)施和數(shù)據(jù)（基礎(chǔ)設(shè)施即代碼的方法等等），但是永遠(yuǎn)無法完全復(fù)制生產(chǎn)。環(huán)境具有其獨(dú)特的配置，這會(huì)影響應(yīng)用的行為方式，而且難以重現(xiàn)。當(dāng)我們需要投入大量的時(shí)間和金錢，來達(dá)到環(huán)境之間的均等性。隨著生產(chǎn)的不斷變化，這種企圖幾乎是癡心妄想。

2.2 生產(chǎn)是用戶在的地方

生產(chǎn)之前的測(cè)試受到時(shí)間、資金和人員技能的影響，無法做到完備測(cè)試。生產(chǎn)中的測(cè)試為測(cè)試人員提供了額外的機(jī)會(huì)來發(fā)現(xiàn)缺陷，以免對(duì)用戶體驗(yàn)產(chǎn)生負(fù)面影響。

三、生產(chǎn)中測(cè)試的風(fēng)險(xiǎn)

在測(cè)試環(huán)境中進(jìn)行測(cè)試的一個(gè)好處是，測(cè)試人員可以安全地運(yùn)行侵入性測(cè)試，例如壓力測(cè)試、壓力測(cè)試和災(zāi)難恢復(fù)測(cè)試。

在生產(chǎn)中運(yùn)行這些測(cè)試存在以下風(fēng)險(xiǎn)：

影響性能或穩(wěn)定性，損害用戶體驗(yàn)；
產(chǎn)生用戶數(shù)據(jù)泄漏、修改或丟失；
影響營(yíng)銷分析和運(yùn)營(yíng)指標(biāo)，例如用戶流量或錯(cuò)誤率；
引起違反法規(guī)或標(biāo)準(zhǔn)的事件（遵循GDPR、PCI、HIPAA等標(biāo)準(zhǔn)的個(gè)人身份信息 PII的使用）。

因此，與在測(cè)試環(huán)境中進(jìn)行測(cè)試相比，在生產(chǎn)中進(jìn)行測(cè)試需要一種更加受控的方法。

四、生產(chǎn)中安全的部署策略

許多應(yīng)用部署策略非常適合生產(chǎn)測(cè)試：

測(cè)試在生產(chǎn)的基礎(chǔ)設(shè)施上上運(yùn)行；
將風(fēng)險(xiǎn)控制在相對(duì)較少的用戶中；
在重大缺陷或故障的情況下回滾。

4.1 藍(lán)綠部署

藍(lán)綠部署(Blue/Green Deployment)是一種發(fā)布策略，本質(zhì)上就是并排運(yùn)行兩個(gè)相同的生產(chǎn)環(huán)境。一個(gè)環(huán)境（藍(lán)色）托管應(yīng)用的當(dāng)前版本，而另一個(gè)環(huán)境（綠色）托管新版本。綠色環(huán)境開始保持閑置狀態(tài)，不提供任何用戶訪問量，逐步將用戶流量從藍(lán)色環(huán)境切換到綠色環(huán)境中，不會(huì)產(chǎn)生停機(jī)時(shí)間。

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藍(lán)綠部署的主要好處是，可助力DevOps團(tuán)隊(duì)驗(yàn)證生產(chǎn)中的更改，不會(huì)給用戶帶來風(fēng)險(xiǎn)。通過將用戶路由到以前的版本來回滾任何有問題的變更，DevOps團(tuán)隊(duì)始終擁有可靠安全的生產(chǎn)環(huán)境。

最大的問題是，在切換流量之前，綠色環(huán)境沒有用戶流量，很難測(cè)試應(yīng)用剛上線時(shí)的行為。此外，維護(hù)兩個(gè)獨(dú)立的生產(chǎn)環(huán)境會(huì)增加成本和運(yùn)營(yíng)開銷。

4.2 灰度部署

在灰度部署(Canary Deployment)中，新的更改最初會(huì)部署到一小部分用戶，然后逐步推廣到所有用戶。藍(lán)綠部署由兩個(gè)單獨(dú)的生產(chǎn)環(huán)境組成，灰度部署則是一個(gè)生產(chǎn)環(huán)境，托管著應(yīng)用的兩個(gè)不同版本。穩(wěn)定版會(huì)繼續(xù)處理大部分用戶流量，而灰度所占的用戶流量比例要小得多。

灰度部署的主要好處是：

在實(shí)際的生產(chǎn)系統(tǒng)上運(yùn)行；
面向少量用戶，減少缺陷帶來的潛在影響；
便捷地向所有用戶推出經(jīng)灰度驗(yàn)證的新版本。

例如，Netflix使用灰度部署來進(jìn)行混沌實(shí)驗(yàn)、負(fù)載測(cè)試和回歸測(cè)試。其中一個(gè)實(shí)驗(yàn)可能涉及部署一個(gè)API失效的服務(wù)版本，將一小部分用戶路由到該服務(wù)，隨著失敗請(qǐng)求的增加，觀察系統(tǒng)行為。測(cè)試完成后，可以刪除灰度部署，并將這小部分用戶重新路由到該服務(wù)的穩(wěn)定版本。

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不過，灰度部署仍可能存在有問題的服務(wù)，有影響小部分用戶的風(fēng)險(xiǎn)，但是這種風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較小。

4.3 黑洞啟用

在黑洞啟用(Dark Launch)中，實(shí)時(shí)用戶流量將被復(fù)制并發(fā)送到應(yīng)用的穩(wěn)定版本和新版本中。穩(wěn)定版本將繼續(xù)響應(yīng)用戶請(qǐng)求，而新版本將沒收其所有響應(yīng)，不讓用戶可見，類似只進(jìn)不出，俗稱“黑洞啟用”。

黑洞啟用，可全面測(cè)試新版本的端到端功能，以及在實(shí)際負(fù)載下的性能。和灰度部署類似，黑洞部署可以逐漸擴(kuò)大規(guī)模，以處理隨著時(shí)間推移不斷增長(zhǎng)的流量，所以有時(shí)候也稱之為“灰度黑洞(Dark Canary)”。

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上圖中，服務(wù)A擁有多個(gè)實(shí)例來接收用戶請(qǐng)求，并調(diào)用服務(wù)B檢索必要的信息。這是一個(gè)典型的分層系統(tǒng)，其中服務(wù)A是中間層服務(wù)，服務(wù)B是后端服務(wù)。而服務(wù)A是我們要驗(yàn)證的服務(wù)，則需要啟用服務(wù)A的灰度黑洞群集。

LinkedIn使用Rest.li中的動(dòng)態(tài)發(fā)現(xiàn)(D2)服務(wù)發(fā)現(xiàn)機(jī)制，D2庫(kù)安裝在每個(gè)服務(wù)實(shí)例中，向Zookeeper查詢擁有該服務(wù)的集群，負(fù)責(zé)將服務(wù)A中的請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)。灰度黑洞群集的流量就是這么來的。（https://linkedin.github.io/rest.li/Dynamic_Discovery ）

灰度黑洞集群的響應(yīng)會(huì)忽略，不會(huì)返回給用戶。

一旦對(duì)新版本進(jìn)行了完整的測(cè)試并進(jìn)行了審核，如果要發(fā)布該新版本，只需啟用新版本的返回響應(yīng)，并禁用原始版本的響應(yīng)即可。

當(dāng)然，這需要一次運(yùn)行兩個(gè)版本的應(yīng)用，會(huì)有成本的開銷，但這比藍(lán)綠部署要低得多。

灰度黑洞，為混沌工程測(cè)試的可靠性提供了理想的環(huán)境。Netflix使用了灰度部署進(jìn)行混沌實(shí)驗(yàn)，但仍然會(huì)有小部分用戶可能會(huì)受到影響。如果是灰度黑洞的方法，我們可以在與生產(chǎn)相同規(guī)模上運(yùn)行這些實(shí)驗(yàn)，而對(duì)用戶的影響則完全為零。

我們可以在基礎(chǔ)架構(gòu)的不同點(diǎn)引入故障，衡量對(duì)實(shí)際用戶請(qǐng)求的影響，并解決直接影響用戶的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。同時(shí)還可以發(fā)現(xiàn)，測(cè)試環(huán)境中的功能測(cè)試或端到端測(cè)試無法發(fā)現(xiàn)的問題。

灰度黑洞，可以做到這一點(diǎn)而不會(huì)影響任何用戶。

五、結(jié)論

完美無缺的應(yīng)用是一種奢望，我們不得不面對(duì)現(xiàn)實(shí)，在任何可能出現(xiàn)問題的地方檢查應(yīng)用行為。

在生產(chǎn)中測(cè)試，助力DevOps團(tuán)隊(duì)更好地了解應(yīng)用行為及其基礎(chǔ)設(shè)施，降低故障風(fēng)險(xiǎn)，改善用戶體驗(yàn)，這是有巨大價(jià)值的。

藍(lán)綠部署、灰度部署和黑洞啟用，可以從只在測(cè)試環(huán)境中的檢查，擴(kuò)展到生產(chǎn)中的測(cè)試，使用受控的方法，控制用戶風(fēng)險(xiǎn)。我相信，它們會(huì)使你的系統(tǒng)變得更加可靠，生產(chǎn)缺陷率將持續(xù)下降，用戶體驗(yàn)將變得更好。

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