Membangun Platform Keandalan untuk Sistem Terdistribusi

Sistem yang kita bangun saat ini, dalam arti tertentu, berbeda dari program yang kita buat sepuluh tahun yang lalu. Layanan mikro berkomunikasi satu sama lain melintasi batas jaringan, deployment terjadi setiap saat dan bukan per kuartal, dan kegagalan menyebar dengan cara yang tidak terduga. Namun sebagian besar organisasi masih mendekati kualitas dan keandalan dengan alat dan teknik yang lebih cocok untuk era yang telah berlalu.

Mengapa Kualitas & Keandalan Membutuhkan Solusi Berbasis Platform

Alat QA lama dirancang untuk era aplikasi monolitik dan deployment batch. Tim pengujian mandiri dapat mengaudit seluruh sistem sebelum pengiriman. Pengawasan hanya berupa status server dan pengamatan pelacakan aplikasi. Pengecualian cukup jarang sehingga dapat ditangani secara manual.

Sistem terdistribusi memecah asumsi-asumsi ini menjadi bagian-bagian. Ketika enam layanan di-deploy secara terpisah, pengujian terpusat menjadi hambatan. Ketika kegagalan dapat terjadi dari partisi jaringan, ketergantungan waktu habis, atau kelebihan beban bertingkat, pemeriksaan kesehatan sederhana terlalu optimis. Ketika peristiwa terjadi cukup sering untuk dihitung sebagai operasi normal, prosedur respons ad-hoc tidak dapat diskalakan.

Tim mulai dengan alat bersama, memperkenalkan pemantauan dan pengujian, dan akhirnya menambahkan praktik keandalan tingkat layanan di atasnya. Masing-masing masuk akal sendiri, tetapi bersama-sama mereka memecah perusahaan.

Ini membuat hal-hal tertentu menjadi sulit. Men-debug sesuatu yang mencakup beberapa layanan berarti beralih antara alat pencatatan dengan bahasa kueri yang berbeda bentuknya. Keandalan tingkat sistem berarti mengkorelasikan secara manual dari dasbor yang rusak.

Fondasi: Blok Bangunan Inti Platform

Membangun fondasi kualitas dan keandalan adalah masalah mendefinisikan kemampuan apa yang memberikan nilai paling banyak dan menyampaikannya dengan konsistensi yang cukup untuk memungkinkan integrasi. Tiga kategori membentuk pilar: infrastruktur observabilitas, pipeline validasi otomatis, dan kontrak keandalan.

Observabilitas menyediakan instrumentasi aplikasi terdistribusi. Tanpa visibilitas end-to-end ke perilaku sistem, kemenangan keandalan adalah tembakan dalam kegelapan. Platform harus menggabungkan tiga pilar observabilitas: pencatatan terstruktur menggunakan skema bidang umum, instrumentasi metrik menggunakan pustaka umum, dan pelacakan terdistribusi untuk melacak permintaan di seluruh batas layanan.

Standardisasi juga penting. Jika semua layanan mencatat pola yang sama dari stempel waktu, bidang ID permintaan, dan tingkat keparahan, kueri bekerja secara andal di seluruh sistem. Ketika metrik memiliki konvensi penamaan dengan konsistensi dan label umum, dasbor dapat mengumpulkan data secara bermakna. Ketika jejak menyebarkan header konteks secara konsisten, Anda dapat menggambarkan seluruh aliran permintaan tanpa memperhatikan layanan apa yang sedang digunakan.

Implementasi adalah tentang membuat instrumentasi otomatis di mana itu masuk akal. Instrumentasi manual menghasilkan inkonsistensi dan kesenjangan. Platform harus dilengkapi dengan pustaka dan middleware yang menyuntikkan observabilitas secara default. Server, database, dan antrian harus menginstrumentasi log, latensi, dan jejak secara otomatis. Insinyur memiliki observabilitas penuh tanpa kode boilerplate.

Keterampilan dasar kedua adalah pengujian otomatis dengan validasi pengujian melalui pipeline pengujian. Semua layanan memerlukan beberapa tingkat pengujian yang harus dijalankan sebelum men-deploy ke produksi: pengujian unit logika bisnis, pengujian integrasi komponen, dan pengujian kontrak kompatibilitas API. Platform membuat ini lebih mudah dengan menyediakan kerangka pengujian, lingkungan pengujian host, dan antarmuka dengan sistem CI/CD.

Infrastruktur pengujian adalah hambatan ketika dikelola secara ad hoc. Layanan menganggap bahwa database, antrian pesan, dan layanan yang bergantung aktif saat pengujian. Pengelolaan manual dependensi menciptakan suite pengujian yang rapuh dan sering gagal, dan mencegah banyak pengujian. Platform menyelesaikan ini dengan menyediakan lingkungan pengujian terkelola yang secara otomatis menyediakan dependensi, mengelola fixture data, dan memberikan isolasi antara eksekusi.

Pengujian kontrak sangat penting dalam sistem terdistribusi. Dengan layanan yang berkomunikasi satu sama lain melalui API, perubahan yang merusak dalam satu layanan dapat mulai merusak konsumen. Pengujian kontrak memastikan penyedia terus memenuhi harapan konsumen, menangkap perubahan yang merusak sebelum pengiriman. Platform harus membuat pendefinisian kontrak mudah, memvalidasi kontrak secara otomatis di CI, dan memberikan umpan balik eksplisit ketika kontrak dilanggar.

Kolom ketiga adalah kontrak keandalan, dalam bentuk SLO dan anggaran kesalahan. Ini mewujudkan target keandalan abstrak menjadi bentuk konkret dan nyata. SLO membatasi perilaku baik dalam layanan, dalam bentuk target ketersediaan atau persyaratan latensi. Anggaran kesalahan adalah kebalikannya: jumlah kegagalan yang diizinkan dalam batas SLO.

Beralih Dari 0→1: Membangun dengan Batasan

Transisi dari konsep ke platform operasi memerlukan prioritas dengan itikad baik. Membangun semuanya di awal menjamin pengiriman terlambat dan kemungkinan investasi dalam kemampuan yang tidak strategis. Keahliannya adalah menetapkan area prioritas dengan leverage tinggi di mana infrastruktur terpusat dapat mendorong nilai jangka pendek dan kemudian melakukan iterasi berdasarkan penggunaan aktual.

Prioritas harus didasarkan pada titik-titik sakit, bukan kelengkapan teoretis. Menyadari di mana tim mengalami kesulitan saat ini memberi tahu mereka area platform mana yang akan paling kritis. Titik sakit umum termasuk kesulitan men-debug masalah produksi karena data tersebar, tidak dapat menguji dengan cara yang stabil atau responsif, dan tidak dapat mengetahui apakah deployment akan aman. Ini langsung diterjemahkan kembali ke prioritas platform: observabilitas terpadu, manajemen infrastruktur pengujian, dan jaminan pra-deployment.

Keterampilan awal yang harus dimanfaatkan umumnya adalah unifikasi observabilitas. Menempatkan layanan pada backend pencatatan dan metrik bersama dengan instrumentasi seragam segera membayar dividen. Insinyur dapat menggali log dari semua layanan di satu tempat, mengkorelasikan silang metrik antar komponen, dan melihat perilaku seluruh sistem. Debugging jauh lebih mudah ketika data berada di satu tempat dan dalam format yang seragam.

Implementasi di sini adalah untuk menyediakan panduan migrasi, pustaka instrumentasi, dan alat otomatis untuk mengkonversi pernyataan pencatatan di tempat ke format baru. Layanan dapat dimigrasikan secara bertahap daripada peralihan besar-besaran. Selama transisi, platform harus memungkinkan gaya lama dan baru untuk hidup berdampingan sambil dengan jelas mendokumentasikan jalur migrasi dan keuntungannya.

Pengujian infrastruktur secara alami mengikuti sebagai kemampuan kunci kedua. Infrastruktur pengujian bersama dengan penyediaan dependensi, manajemen fixture, dan pembersihan menghilangkan beban operasional dari setiap tim. Ini juga perlu dapat menjalankan pengembangan lokal dan eksekusi CI sehingga semua orang berada di halaman yang sama, di mana insinyur mengembangkan pengujian dan di mana validasi otomatis berjalan.

Fokus pada awal harus pada kasus pengujian generik yang berlaku untuk mayoritas layanan: menyiapkan database pengujian dengan data pengujian, membuat stub dependensi API eksternal, memverifikasi kontrak API, dan menjalankan pengujian integrasi secara terisolasi. Persyaratan pengujian khusus dan kasus tepi dapat ditangani dalam iterasi berikutnya. Cukup baik yang dilakukan lebih cepat lebih baik daripada sempurna yang dilakukan kemudian.

Sentralisasi dan kebebasan harus seimbang. Sentralisasi berlebihan menghambat inovasi dan membuat tim gila dengan persyaratan khusus. Terlalu banyak fleksibilitas membuang titik leverage platform. Tengah-tengah adalah default yang baik dengan jalan keluar yang disengaja. Platform menyediakan jawaban yang opinionated yang cukup baik untuk sebagian besar kasus penggunaan, tetapi tim dengan persyaratan yang sangat khusus dapat keluar dari bagian-bagian individual sambil tetap dapat menggunakan sisa platform.

Keberhasilan di awal menciptakan momentum yang membuat adopsi di masa depan mudah. Ketika tim awal melihat keuntungan nyata dalam efektivitas debugging atau jaminan deployment, yang lain mengamati dan peduli. Platform mendapatkan legitimasi melalui nilai bottom-up yang ditunjukkan daripada dinyatakan top-down. Adopsi bottom-up lebih sehat daripada migrasi paksa karena tim memilih untuk menggunakan platform untuk beberapa manfaat.

\