Платформа устойчивого тестирования микросервисов

В этой статье специалисты компании DST Global рассматривают ключевые принципы, лежащие в основе MRTF, и то, как они вписываются в целостную среду тестирования микросервисов.

Устойчивость означает способность противостоять вызовам, изменениям или потрясениям, восстанавливаться или адаптироваться к ним. Поскольку организации все чаще используют подход микросервисов , необходимость в устойчивой среде тестирования становится важной для надежности, масштабируемости и безопасности этих распределенных систем. MRTF — это совместный, упреждающий и целостный подход, который объединяет разработчиков, специалистов по обеспечению качества, операционные группы и дизайнеров пользовательского опыта. В этой статье я углубляюсь в ключевые принципы, лежащие в основе MRTF, и исследую, как он интегрируется в целостную структуру, предназначенную для навигации по тонкостям тестирования микросервисов.

Что такое MRTF?

Платформа отказоустойчивого тестирования микросервисов (MRTF) выходит за рамки поверхностного, исследуя сложные взаимодействия между микросервисами, рассматривая всю экосистему и предвидя будущие проблемы в разработке микросервисов. От упреждающего решения проблем до непрерывной итерации методов тестирования, MRTF воплощает в себе комплексный подход, который гарантирует, что архитектуры микросервисов проходят тщательное тестирование на надежность, масштабируемость и общую удовлетворенность пользователей. Принимая целостный и совместный подход, давайте начнем с объяснения краеугольных камней MRTF.

Междисциплинарный подход

В MRTF тесно сотрудничают специалисты по разработке программного обеспечения, обеспечению качества, эксплуатации и пользовательскому опыту. Разработчики предоставляют информацию о проектировании микросервисов, а специалисты по обеспечению качества привносят свой опыт в области тестирования качества. Операционные группы делятся знаниями о развертывании, мониторинге и масштабировании, а дизайнеры пользовательского опыта помогают обеспечить комплексное удовлетворение пользователей.

Комплексное и целостное мышление

MRTF углубляется в тонкости микросервисов. Он рассматривает всю экосистему, включая связь между службами, поток данных, точки интеграции и внешние зависимости. Это может помочь сформировать эффективные стратегии тестирования. Микросервис живет в экосистеме. Какой бы ни была эта экосистема, вместо тестирования только отдельных микросервисов мы также фокусируемся на тестировании взаимодействия сервисов. Например, это может включать тестирование отказоустойчивости, механизмов аварийного переключения и поведения системы в целом.

Упреждающий дизайн

Упреждающий дизайн, который фокусируется на прогнозировании и удовлетворении потребностей пользователей до их возникновения, может быть особенно полезен в контексте тестирования микросервисов. Это может привести к более ориентированному на пользователя, эффективному и действенному процессу тестирования, гарантируя, что сервисы работают так, как задумано технически, и обеспечивают наилучшее взаимодействие с пользователем.

Упреждающее решение проблем

MRTF выявляет потенциальные узкие места и проблемы, которые могут повлиять на производительность, масштабируемость и удобство работы пользователей. Например, мы можем заранее протестировать сценарии с высокими нагрузками или внезапными сбоями в работе служб, чтобы убедиться, что система сможет корректно справиться с такими ситуациями.

Непрерывная итерация

MRTF воплощает парадигму непрерывного тестирования. Он автоматизирует запуск тестов при каждом изменении кода или обновлении службы. Эта непрерывная итерация гарантирует, что среда тестирования развивается вместе с архитектурой микросервисов.

Образование и информационно деятельность

MRTF поощряет обмен знаниями между членами команды. В нем подчеркивается важность разработки микросервисов для обеспечения тестируемости и развития культуры коллективного тестирования и обеспечения качества. Разработчики создают тестируемые интерфейсы, и вся команда работает над улучшением методов тестирования.

Ландшафт тестирования микросервисов

На рисунке ниже мы можем видеть пример действий, связанных с тестированием микросервисов.

Используя словарь инженеров по тестированию программного обеспечения, приведенную выше картину можно обобщить в виде следующих действий по тестированию:

Модульное тестирование

Модульное тестирование касается отдельных компонентов микросервисов по отдельности. Мы хотим убедиться, что каждый блок работает правильно. Это может включать тестирование функций, методов и классов в микросервисах. Этот подход имеет решающее значение в распределенной системе, поскольку помогает выявлять и устранять дефекты на самых ранних стадиях, предотвращая их каскадное распространение по экосистеме сервисов. Сосредоточив внимание на небольших управляемых подразделениях, разработчики могут легче поддерживать качество кода, обеспечивать соблюдение контрактов на обслуживание и облегчать интеграцию с другими микросервисами.

Интеграционное тестирование

Интеграционное тестирование заключается в тестировании взаимодействия между различными микросервисами и проверке точности передачи данных через границы сервисов. Все дело в проверке того, что они эффективно сотрудничают и дают точные результаты при совместной интеграции. В отличие от модульного тестирования, которое изолирует компоненты, интеграционное тестирование решает сложности сетевого взаимодействия, согласованности данных и обработки межсервисных зависимостей. Этот подход жизненно важен для выявления проблем, связанных с задержкой в сети, ошибками обработки данных и несоответствиями контрактов между службами, тем самым гарантируя, что коллективный набор микросервисов работает слаженно и надежно в реальной среде.

Тестирование системы

В архитектуре микросервисов системное тестирование является важной частью оценки полного и интегрированного приложения. Этот целостный подход к тестированию выходит за рамки отдельных модулей и взаимодействий и охватывает всю систему для проверки ее соответствия указанным требованиям. Системное тестирование в микросервисах включает в себя оценку коллективного поведения всех сервисов, гарантируя, что они работают согласованно и обеспечивают желаемую функциональность, производительность и надежность.

Тестирование производительности

Эта форма тестирования тщательно изучает такие аспекты, как время отклика, пропускная способность и использование ресурсов в различных условиях, выявляя потенциальные узкие места и проблемы масштабируемости. Учитывая распределенный характер микросервисов, тестирование производительности также фокусируется на задержке сети между сервисами, эффективности балансировки нагрузки и устойчивости системы в сценариях с высоким трафиком. Крайне важно убедиться, что система соответствует критериям производительности и может поддерживать оптимальную функциональность даже при пиковых нагрузках, обеспечивая бесперебойную и быструю работу конечных пользователей.

Тестирование безопасности

Распределенная природа микросервисных архитектур создает уникальные проблемы безопасности. Тестирование безопасности в этом контексте фокусируется на различных аспектах: обеспечении безопасной связи между службами, защите от несанкционированного доступа и защите конфиденциальных данных. Он включает в себя тестирование каждого микросервиса индивидуально и как части всей системы для выявления уязвимостей, таких как атаки путем внедрения, нарушение аутентификации, неправильное управление доступом и другие.

Регрессионное тестирование

В архитектуре микросервисов регрессионное тестирование жизненно важно для обеспечения того, чтобы новые изменения кода не оказывали негативного влияния на существующие функциональные возможности системы. Поскольку микросервисы разрабатываются и развертываются независимо, регрессионное тестирование становится критически важным для поддержания целостности системы при каждом обновлении. Он включает в себя повторное выполнение функциональных и нефункциональных тестов для проверки того, что поведение существующих служб остается неизменным после модификации. Этот подход помогает обнаружить непреднамеренные побочные эффекты, вызванные недавними изменениями кода, гарантируя, что новые функции или исправления ошибок в одной службе не нарушат работу других. В среде микросервисов автоматизация регрессионных тестов часто необходима из-за частоты развертываний и взаимозависимости сервисов, что делает ее неотъемлемой частью конвейера непрерывной интеграции и непрерывного развертывания (CI/CD).

Тестирование дыма

Дымовое тестирование, также известное как «проверочное тестирование сборки», играет решающую роль в качестве предварительного этапа тестирования в архитектуре микросервисов. Он включает в себя проведение серии базовых тестов каждого микросервиса сразу после новой сборки, чтобы убедиться, что основные функции работают правильно. Основная цель — быстро выявить любые серьезные проблемы, которые могут затруднить развертывание службы. Этот легкий, но важный этап тестирования действует как первая линия защиты, гарантируя, что микросервис достаточно стабилен для более тщательного и детального тестирования.

API-тестирование

Тестирование API проверяет функциональность и надежность API, используемых микросервисами для взаимодействия друг с другом. Это гарантирует правильный и безопасный обмен данными. В архитектуре микросервисов крайне важно убедиться, что сервисы не только правильно функционируют изолированно, но и беспрепятственно взаимодействуют друг с другом, поддерживая целостность и связность всей системы.

Исследовательское тестирование

В контексте микросервисов исследовательское тестирование представляет собой динамический и критический подход к тестированию. Оно отличается от традиционного тестирования по сценариям, позволяя тестировщикам одновременно изучать, разрабатывать и выполнять тесты на основе своих знаний и понимания системы. Этот подход особенно полезен в архитектуре микросервисов из-за ее сложности и взаимозависимости между сервисами. Тестировщики, используя свой опыт и интуицию, исследуют функциональные возможности, взаимодействия и потенциальные слабости микросервисов, часто выявляя проблемы, которые могут быть упущены структурированными тестами. Эта форма тестирования имеет неоценимое значение для выявления реальных сценариев использования и потенциальных крайних случаев, тем самым внося значительный вклад в общую надежность и отказоустойчивость.

Устойчивость в микросервисах

Устойчивость в микросервисах означает способность системы обрабатывать сбои и восстанавливаться после них, продолжать работу в неблагоприятных условиях и поддерживать функциональность, несмотря на такие проблемы, как задержка в сети, высокий трафик или сбой отдельных компонентов службы.

Архитектуры микросервисов распределены по своей природе и часто включают в себя несколько слабосвязанных сервисов, которые обмениваются данными по сети. Такое распределение часто увеличивает уязвимость системы к потенциальным точкам сбоя, что делает устойчивость критически важным фактором. Устойчивая система микросервисов может корректно обрабатывать частичные сбои, предотвращать их каскадное распространение по системе и обеспечивать общую стабильность и надежность системы.

Для обеспечения устойчивости важно мыслить с точки зрения положительных и отрицательных сценариев тестирования. Правильное сочетание положительного и отрицательного тестирования играет решающую роль в достижении этой устойчивости, позволяя командам предвидеть и готовиться к ряду сценариев, а также поддерживать надежную, стабильную и заслуживающую доверия систему. По этой причине остальная часть статьи будет сосредоточена на негативных и позитивных сценариях всех наших мероприятий по тестированию.

Негативное тестирование микросервисов

Негативное тестирование микросервисов предполагает обнаружение недопустимых входных данных, ошибок или исключительных условий. Речь идет о намеренном создании сложных или «неправильных» условий для проверки того, насколько хорошо микросервисы справляются с этими сценариями. Цель негативного тестирования — выявить уязвимости, слабые места и точки сбоя в архитектуре микросервисов, гарантируя, что система может корректно обрабатывать ошибки, не дает сбоев и не дает неточных результатов, а также обеспечивает соответствующие ответы пользователям. Примеры негативных действий по тестированию микросервисов включают, помимо прочего:

Неверное входное тестирование

Это может включать в себя передачу недействительных или неправильных входных данных микросервисам для оценки того, насколько хорошо они справляются с такими случаями. Это может включать в себя ввод нечисловых символов в поля, которые ожидают цифры, или ввод специальных символов, которые потенциально могут привести к уязвимостям безопасности.

Тестирование обработки ошибок

Еще одна хорошая идея — изучить, как микросервисы обрабатывают различные состояния ошибок, такие как сбои сети, недоступность базы данных и тайм-ауты. Это гарантирует, что система выдает соответствующие сообщения об ошибках, не дает сбоев и не ведет себя непредсказуемо.

Ошибки конфигурации

Протестируйте микрослужбу с неправильными или неполными параметрами конфигурации, чтобы убедиться в ее безопасном сбое или выдаче четких сообщений об ошибках.

Сбой зависимых служб

Смоделируйте сбои в службах, от которых зависит микрослужба, например простои базы данных, чтобы проверить, как микрослужба ведет себя в этих сценариях (например, повторные попытки, использование резервных вариантов).

Параллельное тестирование

Моделирование сценариев, в которых несколько пользователей или процессов одновременно получают доступ к микросервисам недопустимым способом, может помочь выявить проблемы, связанные с согласованностью данных, условиями гонки (когда поведение системы зависит от последовательности или времени событий) и конкуренцией за ресурсы (когда несколько процессов или пользователей конкурируют между собой). за те же ресурсы).

Тестирование безопасности

Негативное тестирование безопасности включает в себя попытки нарушений безопасности, такие как внедрение SQL, межсайтовый скриптинг, несанкционированный доступ, небезопасные прямые ссылки на объекты, неправильные настройки безопасности и другие. Это может помочь обнаружить уязвимости в механизмах безопасности микросервисов.

Тестирование исключений

MRTF тестирует микрослужбы, чтобы убедиться, что они правильно вызывают и обрабатывают исключения. Это включает в себя тестирование механизмов плавного снижения производительности или аварийного переключения, а также согласованную обработку исключений во всех службах. Крайне важно, чтобы микросервисы следовали единообразному подходу к обработке исключений. Это включает в себя стандартизированную регистрацию ошибок, единые форматы ответов на ошибки и согласованные стратегии уведомления об ошибках.

Тестирование распространения ошибок

Также важно понимать, как ошибки в одном микросервисе распространяются по системе. Тестирование распространения ошибок должно включать сценарии, в которых ошибка в одном микросервисе влияет на другие, гарантируя, что такое распространение не приведет к каскадным сбоям.

Производительность в условиях стресса

Это включает в себя тестирование микросервисов в условиях стрессовой нагрузки, с которыми микросервисы не могут справиться, чтобы оценить, как они ведут себя при возникновении ограничений ресурсов или проблем с производительностью. Например, проверьте большое количество запросов, одновременных подключений или интенсивных задач обработки. Типичными сценариями исчерпания ресурсов, которые необходимо протестировать, являются утечки памяти, высокая загрузка ЦП или нехватка дискового пространства, чтобы убедиться, что службы могут справиться с ограничениями ресурсов.

Позитивное тестирование микросервисов

Позитивное тестирование — это подход к тестированию, который фокусируется на тестировании ожидаемого поведения и функциональности микросервисов в нормальных и допустимых условиях. Его цель — гарантировать, что система работает по назначению, выдает точные выходные данные и соответствующим образом реагирует на действительные вводимые пользователем данные.

Функциональная проверка

Это включает в себя проверку того, что микросервис правильно выполняет предназначенную функцию. Например, если за регистрацию пользователей отвечает микросервис, положительное тестирование будет включать проверку того, что пользователи могут успешно зарегистрироваться и что их данные хранятся правильно. Это также может включать тестирование всех API-интерфейсов , предоставляемых микросервисом, на предмет их ожидаемого поведения.

Проверка ввода

Как наши микросервисы обрабатывают действительные вводимые пользователем данные? Убедитесь, что предоставленные пользователем данные, такие как отправленные формы или запросы API, обрабатываются точно и приводят к ожидаемым результатам.

Тестирование безопасности

Положительное тестирование безопасности направлено на проверку того, что элементы управления безопасностью и лучшие практики эффективно реализованы в микросервисах. Этот тип тестирования направлен на обеспечение безопасного поведения системы в нормальных и ожидаемых условиях. Он включает в себя тестирование аутентификации и авторизации, шифрование данных, безопасный мониторинг и ведение журнала, сканирование зависимостей и другие.

Проверка интеграции

Специалисты компании DST Global считают что очень важно убедиться в том, что микросервисы эффективно интегрируются друг с другом. Это гарантирует, что данные, которыми обмениваются службы, правильно интерпретируются и используются в последующих процессах. Мы можем протестировать взаимодействие между микросервисами, чтобы убедиться, что они по-прежнему взаимодействуют и работают вместе, как и ожидалось. Это включает в себя тестирование конечных точек службы, потока данных и обработку ошибок между службами.

Тестирование рабочего процесса

Это важно для обеспечения того, чтобы организованная последовательность операций в нескольких микросервисах выполнялась должным образом. Этот подход к тестированию фокусируется на сквозной функциональности системы, отслеживая, как данные и элементы управления проходят через различные микросервисы для выполнения конкретных бизнес-задач. Тестирование рабочих процессов проверяет интеграцию и взаимодействие между различными службами, гарантируя, что они в совокупности отвечают сложным бизнес-требованиям. Это крайне важно для обнаружения проблем в логике взаимодействия, согласованности данных и общем выполнении процессов в распределенной среде. Тщательно тестируя эти рабочие процессы, организации могут гарантировать, что их архитектура микросервисов эффективно поддерживает и выполняет намеченные бизнес-функции, обеспечивая бесперебойную работу конечным пользователям.

Тестирование масштабируемости

Тестирование масштабируемости — это критически важный процесс, который гарантирует, что каждый микросервис сможет эффективно справляться с растущими нагрузками, будь то пользовательский трафик, объем данных или частота транзакций. Этот тип тестирования оценивает способность системы расти и адаптироваться к более высоким требованиям без ущерба для производительности или функциональности. Он предполагает постепенное увеличение нагрузки на отдельные микросервисы и систему в целом, наблюдение за тем, как они работают в условиях стресса, и выявление критических точек. Тестирование масштабируемости микросервисов важно для оценки эластичности архитектуры, гарантируя, что она может масштабироваться (добавление большего количества экземпляров сервисов) или масштабироваться (повышение мощности существующих сервисов) для соответствия динамическим шаблонам использования. Это гарантирует, что приложение микросервисов останется устойчивым, отзывчивым и надежным даже при меняющихся или неожиданных требованиях. Краеугольный камень устойчивости.

Смешение положительного и отрицательного тестирования

Например, мы можем смешать положительные и отрицательные действия по тестированию границ, проверки целостности и устойчивости данных.

Граничное тестирование

Это предполагает тестирование на границах допустимых входных диапазонов. Например, если микросервис принимает числовые входные данные, граничное тестирование включает в себя проверку самых низких и самых высоких возможных значений, а также значений чуть выше и ниже этих границ.

Тестирование целостности данных

Чтобы проверить целостность обработки данных в микросервисах, мы можем убедиться, что преобразования данных, вычисления и операции обеспечивают точность и согласованность информации. В архитектуре микросервисов поддержание целостности данных может оказаться сложной задачей из-за распределенного характера системы. Вот список положительных и отрицательных действий по тестированию целостности данных:

- Согласованность между службами . В микрослужбах разные службы могут взаимодействовать с одними и теми же данными. Тесты должны гарантировать, что любое изменение данных, внесенное одним сервисом, точно отражается во всех других сервисах, использующих эти данные.

- Транзакционная целостность . Если ваши микросервисы включают транзакции (особенно распределенные), проверьте, что эти транзакции являются атомарными, согласованными, изолированными и устойчивыми (свойства ACID). Убедитесь, что либо все части транзакции завершены, либо ни одна из них не завершена, сохраняя согласованное состояние даже в случае сбоев.

- Параллельный доступ к данным . Проверьте, как микросервисы обрабатывают допустимый одновременный доступ к данным или их изменение. Это крайне важно для предотвращения таких проблем, как потеря обновлений, некорректное чтение или другие аномалии, связанные с параллелизмом.

- Проверка данных . Реализуйте тесты для проверки данных на различных этапах — когда мы вводим данные в систему, когда они обрабатываются микросервисом, а также когда мы выводим данные или передаем данные в другой сервис. Это помогает обнаружить повреждение данных или неправильные форматы данных.

Тестирование устойчивости данных

Постоянство данных относится к хранению и долговечности данных. В микросервисах данные часто распределяются по различным базам данных или системам хранения, и очень важно обеспечить их доступность и согласованность. Список положительных и отрицательных действий по тестированию может быть следующим:

- Тестирование базы данных . Проверьте взаимодействие каждого микросервиса с его базой данных или хранилищем данных. Сюда входит проверка операций CRUD (создание, чтение, обновление, удаление), триггеров базы данных, хранимых процедур и процессов извлечения данных.

- Избыточность и резервное копирование данных . Проверьте эффективность механизмов резервного копирования и резервирования данных. Убедитесь, что данные можно восстановить в случае сбоев оборудования, сбоев служб или других аварийных ситуаций.

- Репликация данных . Если используется репликация данных (между разными базами данных или системами хранения), проверьте, что она происходит правильно и последовательно. Это особенно важно для систем, которым требуется высокая доступность.

- Сохранение состояния при сбоях : моделируйте сбои (например, сбои в работе служб, задержки в сети, отключения и потерю пакетов) и проверяйте, точно ли система сохраняет состояние данных. Это включает в себя проверку того, что данные не потеряны и что система может возобновить работу из правильного состояния.

- Миграция данных и управление версиями . При изменении структур данных (из-за обновлений системы или усовершенствований функций) проверяйте процессы миграции данных на точность и полноту. Также убедитесь, что старые и новые версии сервисов могут сосуществовать без проблем с целостностью данных.

Подведение итогов

Предлагается MRTF. Междисциплинарный подход, предполагающий работу всей команды. Если рассматривать положительное/отрицательное тестирование на разных уровнях тестирования, MRTF может внести значительный вклад в общую устойчивость и надежность экосистемы микросервисов. Проводя положительные и отрицательные тесты на каждом уровне тестирования, от уровня модуля и интеграции до уровня API и системы, мы можем повысить устойчивость нашей системы совместным и итеративным способом.

Наконец, мероприятия по тестированию, представленные в этой статье, являются лишь примером. Вероятно, потребовалась бы книга на эту тему, чтобы проанализировать и изучить все возможные действия по тестированию MRTF. Однако разработчики DST Global надеются, что эта статья ясно объясняет основы MRTF и ключевые ингредиенты того, как думать и что тестировать в мире микросервисов.