بناء منصة موثوقية لأنظمة التوزيع

الأنظمة التي نبنيها اليوم هي، بمعنى ما، متباينة عن البرامج التي أنشأناها قبل عشر سنوات. تتواصل الخدمات المصغرة مع بعضها البعض عبر حدود الشبكة، وتحدث عمليات النشر طوال الوقت وليس بشكل ربع سنوي، وتنتشر الأعطال بطرق غير متوقعة. ومع ذلك، لا تزال معظم المؤسسات تتعامل مع الجودة والموثوقية باستخدام أدوات وتقنيات أكثر قابلية للتطبيق في عصر مضى.

لماذا تحتاج الجودة والموثوقية إلى حل قائم على المنصة

تم تصميم أدوات ضمان الجودة القديمة لعصر التطبيقات الأحادية والنشر الجماعي. كان بإمكان فريق أختبار ذاتي مستقل تدقيق النظام بأكمله قبل الشحن. كانت المراقبة تقتصر على حالة الخادم ومراقبة تتبع التطبيق. كانت الاستثناءات نادرة بما يكفي ليتم التعامل معها يدويًا.

تكسر الأنظمة الموزعة هذه الافتراضات إلى قطع. عندما يتم نشر ست خدمات بشكل منفصل، يصبح الاختبار المركزي عنق زجاجة. عندما يمكن أن يحدث الفشل من تقسيمات الشبكة، أو تبعيات المهلة، أو الأحمال الزائدة المتتالية، تكون فحوصات الصحة البسيطة متفائلة. عندما تحدث الأحداث بشكل متكرر بما يكفي لاعتبارها عملية طبيعية، فإن إجراءات الاستجابة المخصصة لا تتوسع.

تبدأ الفرق بأدوات مشتركة، وتقدم المراقبة والاختبار، وأخيرًا تضيف ممارسات الموثوقية على مستوى الخدمة في الأعلى. كل منها بحد ذاته منطقي، لكنها معًا تكسر المؤسسة.

يجعل أشياء معينة صعبة. يعني تصحيح الأخطاء في شيء يمتد عبر الخدمات التبديل بين أدوات التسجيل بلغات استعلام ذات أشكال مختلفة. تعني الموثوقية على مستوى النظام الربط يدويًا من لوحات المعلومات المعطلة.

الأسس: اللبنات الأساسية للمنصة

بناء أساس للجودة والموثوقية هو مسألة تحديد القدرات التي تقدم أكبر قيمة وتقديمها بما يكفي من الاتساق للسماح بالتكامل. تشكل ثلاث فئات الركائز: بنية المراقبة، وخطوط أنابيب التحقق الآلي، وعقود الموثوقية.

توفر المراقبة أدوات التطبيق الموزع. بدون رؤية شاملة لسلوك النظام، تكون مكاسب الموثوقية طلقة في الظلام. يجب أن تجمع المنصة بين ثلاث ركائز للمراقبة: التسجيل المنظم باستخدام مخططات الحقول المشتركة، وأدوات المقاييس باستخدام المكتبات المشتركة، والتتبع الموزع لتتبع الطلبات عبر حدود الخدمة.

التوحيد القياسي مهم أيضًا. إذا سجلت جميع الخدمات نفس نمط الطوابع الزمنية، وحقل معرف الطلب، ومستويات الخطورة، فإن الاستعلامات تعمل بشكل موثوق في جميع أنحاء النظام. عندما تكون للمقاييس اتفاقيات تسمية متسقة وتسميات مشتركة، تكون لوحات المعلومات قادرة على تجميع البيانات بشكل هادف. عندما تنشر التتبعات رؤوس السياق باستمرار، يمكنك رسم تدفقات الطلبات بالكامل بغض النظر عن الخدمات المستخدمة.

التنفيذ يتعلق بجعل الأدوات آلية حيثما كان ذلك منطقيًا. تؤدي الأدوات اليدوية إلى عدم الاتساق والفجوات. يجب أن تأتي المنصة مع مكتبات وبرامج وسيطة تحقن المراقبة افتراضيًا. يجب أن تقوم الخوادم وقواعد البيانات وقوائم الانتظار بتسجيل السجلات وزمن الاستجابة والتتبعات تلقائيًا. يتمتع المهندسون بمراقبة كاملة بدون رمز قالب.

المهارة الأساسية الثانية هي الاختبار التلقائي مع التحقق من الاختبار من خلال خطوط أنابيب الاختبار. تحتاج جميع الخدمات إلى مستويات متعددة من الاختبار ليتم تشغيلها قبل النشر في الإنتاج: اختبارات وحدة المنطق التجاري، واختبارات تكامل المكونات، واختبارات عقد توافق واجهة برمجة التطبيقات. تجعل المنصة هذا أسهل من خلال توفير أطر الاختبار، وبيئات الاختبار المضيفة، والتفاعل مع أنظمة CI/CD.

تعد بنية الاختبار عنق زجاجة عند إدارتها بشكل مخصص. تأخذ الخدمات كأمر مسلم به أن قواعد البيانات وقوائم الرسائل والخدمات التابعة تعمل عند الاختبار. تؤدي الإدارة اليدوية للتبعيات إلى إنشاء مجموعات اختبار هشة وتفشل بشكل متكرر، وتثبط الكثير من الاختبارات. حلت المنصة هذه المشكلة من خلال توفير بيئات اختبار مُدارة توفر التبعيات تلقائيًا، وتدير تركيبات البيانات، وتوفر العزل بين عمليات التشغيل.

اختبار العقود مهم بشكل خاص في الأنظمة الموزعة. مع تحدث الخدمات مع بعضها البعض عبر واجهات برمجة التطبيقات، يمكن أن تبدأ التغييرات المفاجئة في خدمة واحدة في كسر المستهلكين. تضمن اختبارات العقود استمرار مقدمي الخدمات في تلبية توقعات المستهلكين، واكتشاف التغييرات المفاجئة قبل الشحن. يجب أن تجعل المنصة تحديد العقود سهلاً، والتحقق من العقود تلقائيًا في CI، وتقديم تعليقات صريحة عند كسر العقود.

العمود الثالث هو عقود الموثوقية، في شكل SLOs وميزانيات الخطأ. هذه تحول أهداف الموثوقية المجردة إلى شكل ملموس وملموس. يحد SLO من السلوك الجيد في الخدمة، في شكل هدف توفر أو متطلب زمن استجابة. ميزانية الخطأ هي العكس: كمية الفشل المسموح بها ضمن حدود SLO.

الانتقال من 0→1: البناء مع القيود

تتطلب الانتقالات من المفهوم إلى منصة التشغيل أولويات بحسن نية. يضمن بناء كل شيء مقدمًا التسليم المتأخر والاستثمار المحتمل في قدرات غير استراتيجية. تتمثل الحرفية في تحديد مجالات الأولوية ذات الرافعة العالية حيث يمكن للبنية التحتية المركزية أن تدفع القيمة على المدى القريب ثم التكرار بناءً على الاستخدام الفعلي.

يجب أن يعتمد تحديد الأولويات على نقاط الألم، وليس الاكتمال النظري. إن معرفة المكان الذي تعاني منه الفرق اليوم يخبرهم بالمجالات الأكثر أهمية في المنصة. تشمل نقاط الألم الشائعة الكفاح لتصحيح مشكلات الإنتاج لأن البيانات منتشرة، وعدم القدرة على الاختبار بطريقة مستقرة أو سريعة الاستجابة، وعدم القدرة على معرفة ما إذا كان النشر آمنًا. تترجم هذه مباشرة إلى أولويات المنصة: المراقبة الموحدة، وإدارة بنية الاختبار، وضمان ما قبل النشر.

المهارة الأولية للاستفادة منها هي عمومًا توحيد المراقبة. يؤدي وضع الخدمات على خلفية تسجيل ومقاييس مشتركة مع أدوات موحدة إلى دفع أرباح على الفور. يمكن للمهندسين التنقيب في السجلات من جميع الخدمات في مكان واحد، وربط المقاييس بين المكونات، ورؤية سلوك النظام بأكمله. يصبح تصحيح الأخطاء أسهل بكثير عندما تكون البيانات في مكان واحد وبتنسيق موحد.

التنفيذ هنا هو توفير أدلة الترحيل، ومكتبات الأدوات، والأدوات الآلية لتحويل بيانات التسجيل في مكانها إلى التنسيق الجديد. يمكن ترحيل الخدمات تدريجيًا بدلاً من التحول الكبير. أثناء الانتقال، يجب أن تمكّن المنصة الأنماط القديمة والجديدة من التعايش مع توثيق مسار الترحيل ومزاياه بوضوح.

يتبع اختبار البنية التحتية بشكل طبيعي كقدرة رئيسية ثانية. تزيل البنية التحتية للاختبار المشتركة مع توفير التبعيات، وإدارة التركيبات، والتنظيف العبء التشغيلي من كل فريق. كما يجب أن تكون قادرة على تشغيل التطوير المحلي وتنفيذ CI بحيث يكون الجميع على نفس الصفحة، حيث يطور المهندسون الاختبارات وحيث تعمل عمليات التحقق الآلية.

يجب أن يكون التركيز في البداية على حالات الاختبار العامة التي تنطبق على غالبية الخدمات: إعداد قواعد بيانات الاختبار مع بيانات الاختبار، وتقييد تبعيات واجهة برمجة التطبيقات الخارجية، والتحقق من عقود واجهة برمجة التطبيقات، وتنفيذ اختبارات التكامل في عزلة. يمكن معالجة متطلبات الاختبار الخاصة والحالات الحدية في التكرارات اللاحقة. الجيد بما فيه الكفاية المنجز في وقت أقرب أفضل من المثالي المنجز لاحقًا.

يجب موازنة المركزية وال