混沌：軟件工程新趨勢？
責編：gltian ｜2019-09-04 15:57:26找份工作，工作內容就是不斷破壞東西，然后讓它們更好地運轉？聽起來像是每個好奇心重的六歲小孩的夢想，但又確實是 DevOps 向 DevSecOps 轉型過程中的一種新興軟件工程趨勢。其宗旨就是通過測試系統極限，來提升任何情況下的安全及性能。
這種趨勢就是混沌工程。其前提是，即使在一切正常的時候，現代分布式網絡的本質仍舊意味著，系統中存在固有的混沌元素，可導致不可預知的結果。
混沌工程是主動型漏洞管理的一種形式，在受控環境中測試網絡在最極端情況下的表現。其理論基礎是：當你做好了應對最壞情況的準備，就能輕松應付常規性能問題。
在受控環境中放任混沌肆虐，可使工程師運用收集來的數據設計出更健壯、更富彈性的系統。而且，聽起來就很有趣。
Netflix 為什么選擇混沌
混沌工程這一概念成型于 2010 年，作為此前 Netflix 所遭嚴重宕機事件的應對之策。Netflix 在宕機事件后即從單一供應商內部部署網絡，轉型至基于云的全球分布模式。那次宕機事件源于該公司主數據庫之一崩潰，造成公司掉線三天，數百萬客戶無服務可用。
在一小時宕機時間即可導致企業平均 10 萬美元以上損失的時代，就算掉線五分鐘也是不可接受的。宕機不僅影響企業聲譽和收益，還會令企業網絡更易遭受攻擊和數據泄露。
為準備轉向去中心化全球網絡，Netflix 團隊創建了 Chaos Monkey （混世猴子）工具。該工具用于在非預期時間和位置上制造隨機系統性故障，以確定系統能否抗住極端情況。其中邏輯在于，如果網絡連這種極端情況都能對付，那肯定就能處理不那么極端的情況。
自 Netflix 將混沌作為一種軟件工程 DevOps 工具，并把他們的 “猴子” 放到了開源社區，將近七年的時間里，混沌工程已經成為 IBM、谷歌和亞馬遜等公司的標準測試過程。
混沌實戰：混沌工程的原則
混沌工程可簡單比作以網絡為對象的接種防疫。人體接種失活疫苗后，身體會自然產生抗體，抵御此后可能的感染。網絡安全發展至今，有些方法開始利用機器學習預測、調適和對抗內部及外部威脅。混沌工程可與這些先進網絡安全方法緊密協作。
混沌工程原理
混沌工程的目標之一，是通過直接解決特定謬論，糾正不熟悉分布式網絡的那些人的偏見。
這些謬論是：
- 網絡可靠且安全
- 零延遲
- 帶寬是無限的
- 拓撲是不變的
- 管理員只有一個
- 傳輸開銷為零
- 網絡是同質的
混沌工程實驗旨在解決全球網絡分布中范圍和結果的不確定性，發現可能影響性能和安全的系統性漏洞。絕大多數混沌工程實驗遵循以下四步：
1. 定義指征正常系統性能的可衡量結果 “穩定狀態”。
2. 假設該穩定狀態將在控制和挑戰兩種環境中延續。
3. 引入模擬現實世界問題的變量，比如服務器崩潰、惡意軟件注入、網絡掉線和硬件故障等。
4. 通過對比控制組和挑戰組中網絡行為的差異，試圖推翻原本穩定狀態將延續的假設。
實驗在受控設置下進行，以便了解分布式網絡行為的更多特征，尋求在發生系統性故障之前就修正問題。良好混沌實驗的核心，是可產生非預期變量的一系列創意。在試圖證偽先前假設的過程中，一次改變一個重要變量，打破陳規。
有很多種方式可以創建新的潛在破壞性變量。很多人都會用 VPN 加密互聯網連接，但未必考慮過使用其地理位置功能隱藏自身 IP 地址。該軟件就通過以中間計算機連接互聯網，來冒充其他國家的用戶，以此實現隱藏自身 IP 地址的目的。關鍵點就在于嘗試打破穩定狀態。造成服務器崩潰。關閉虛擬機。給網絡制造的復雜情況越多，你對系統安全與性能的信心越足，而且人工智能的發展也可以生成相當復雜的各種場景。
為確保混沌工程在理想狀況下執行，產生出可靠數據，以下原則是必須遵循的。
1. 圍繞基于可測輸出而非系統特征的穩定狀態行為，形成一種假設。這將證明系統可抵御不可預測的壓力因素，而不僅僅是確認其如何運作。
2. 變動現實世界事件，包含源自硬件故障、軟件漏洞及其他未必造成故障的事件，比如瞬時流量峰值或操作增加。
3. 在生產中實驗，以便囊括真實流量。這可確保測試的真實性與相關性，讓結果比僅僅依靠流量及壓力模擬來得更具現實意義。
4. 運用自動化技術，安排和執行持續實驗。自動化測試已編入混沌工程標準流程，目的是節省人工實現所耗費的時間和開銷。
5. 最小化沖擊范圍，提升控制與減少網絡中斷。
企業運用混沌工程的優勢
混沌條件下實現測試比單純實驗室分析提供的好處更多。技術人員能獲得有關系統性漏洞的更深洞見，可減少有害事件及后果，縮短上市時間。業務人員能主動緩解盈利損失，減少停工時間，啟動更有意義的 IT 和工程培訓項目。
最重要的是，開發人員、工程師和業務人員可以支持更可靠的服務開發與交付，通過確保持續的服務可用性而增加客戶滿意度。
想要保護聯網系統，在整體性能與網絡安全緩解計劃中融入混沌工程標準值得一試。
結語
網絡越復雜，分布范圍越廣，軟件開發人員和工程師就越想擁有適應各種情況的有效測試協議。
引入混沌工程，可以在不中斷關鍵系統功能的情況下，更好地應對非預期事件。這將提升幾乎所有挑戰性環境中的整體性能并增強系統安全性。