云原生|为 Chaos Mesh 开发日报系统来提升系统快速恢复能力运维|kubernetes

声明：本文原文来自CNCF官方博客，由神州数码软件工程师李磊在 PingCAP 博客上发表。经CNCF授权，由 西狩xs 将文章翻译成中文， 安然无虞 校对，分享给大家。

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Chaos Mesh 是一个可在 Kubernetes 环境中编排混沌实验的云原生混沌工程平台。它允许你通过模拟网络故障、文件系统故障和 Pod 故障等问题来测试系统的恢复能力。每次混沌实验后，你可以通过查看日志来查看测试结果。
但这种方法既不直接也不高效。因此，我决定开发一个可以自动分析日志并生成报告的日报系统。这样，很容易检查日志并定位问题。
在本文中，我将介绍混沌工程如何帮助我们提高系统恢复能力，以及为什么我们需要一个日报系统来补充 Chaos Mesh。我也会给大家一些关于如何建立一个日报系统的个人见解，包括我在这个过程中遇到的问题以及我是如何解决它们的。
什么是 Chaos Mesh 以及它如何帮助我们 Chaos Mesh 是一个用于编排 Kubernetes 故障的混沌工程平台。借助 Chaos Mesh，我们可以方便地模拟业务中的各种极端情况，来测试我们的系统是否完好无损。
在我的公司神州数码，我们将 Chaos Mesh 与我们的 DevOps 平台相结合，提供了一键式 CI/CD 流程。开发人员每次提交代码时，都会触发 CI/CD 流程。在此过程中，系统会构建代码并执行单元测试和 SonarQube 质量检查。然后打包镜像并将其发布到 Kubernetes。在一天结束时，我们的日报系统会拉取每个项目的最新镜像并对其进行混沌工程。
这种模拟不需要修改任何的应用代码；Chaos Mesh 来负责这项繁重的工作。它将各种物理节点故障注入系统，例如网络延迟、网络丢失和网络重复。它还会注入 Kubernetes 故障，例如 Pod 故障或容器故障。这些故障可能会暴露我们的应用代码或系统架构中的漏洞。当漏洞浮出水面时，我们可以在它们对生产造成真正损害之前修复它们。
然而，发现这些漏洞并不容易：必须仔细阅读和分析日志。对于应用开发人员和 Kubernetes 专家来说，这可能是一项艰巨的工作。开发人员可能无法很好地使用 Kubernetes；而 Kubernetes 专家可能也不了解应用程序的逻辑。
这就是 Chaos Mesh 日报系统的用武之地。每日混沌实验后，日报系统收集日志，绘制图表，并提供 Web UI 用于分析系统可能存在的漏洞。
在接下来的章节中，我将解释如何在 Kubernetes 上运行 Chaos Mesh，如何生成日报，并为日报构建一个 Web 应用程序。你还将看到该系统在生产中如何帮助我们的示例。
在 Kubernetes 中运行 Chaos Mesh Chaos Mesh 是为 Kubernetes 设计的，这也是它可以允许用户为特定应用程序向文件系统、Pod 或网络注入故障的重要原因之一。
在早期的文档中，Chaos Mesh 提供了两种在你的机器上快速部署虚拟 Kubernetes 集群的方法： kind 和 minikube。一般来说，部署 Kubernetes 集群和安装 Chaos Mesh 只需要一行命令。但是在本地启动 Kubernetes 集群会影响与网络相关的故障类型。
如果你使用提供的脚本使用 kind 部署 Kubernetes 集群，那么所有 Kubernetes 节点都是虚拟机 (VM)。当你拉取离线镜像时，这会增加难度。为了解决这个问题，你可以将 Kubernetes 集群部署在多台物理机上，每台物理机都充当工作节点。为了加快镜像拉取过程，你可以使用 docker load 命令提前加载所需的镜像。除了上面的两个问题，你可以按照文档安装 kubectl 和 Helm 。
在安装 Chaos Mesh 之前，需要先创建 CRD 资源：

git clone https://github.com/pingcap/chaos-mesh.git cd chaos-mesh # Create CRD resources kubectl apply -f manifests/

之后，使用 Helm 安装 Chaos Mesh：

# For Helm 2.X helm install chaos-mesh/chaos-mesh –name=chaos-mesh –namespace=chaos-testing # For Helm 3.X helm install chaos-mesh chaos-mesh/chaos-mesh –namespace=chaos-testing

要运行混沌实验，你必须在 YAML 文件中定义实验并使用 kubectl apply 启动它。在以下示例中，我使用 PodChaos 创建了一个混沌实验来模拟 Pod 故障：

apiVersion: chaos-mesh.org/v1alpha1 kind: PodChaos metadata: name: pod-failure-example namespace: chaos-testing spec: action: pod-failure mode: one value: ” duration: ’30s’ selector: namespaces: – chaos-demo-1 labelSelectors: ‘app.kubernetes.io/component’: ‘tikv’ scheduler: cron: ‘@every 2m’

让我们应用这个实验：

kubectl apply -f podfail.yaml

生成日报出于演示目的，在这篇文章中，我在 TiDB 上运行了所有的混沌实验，这是一个开源的分布式 SQL 数据库。要生成日报，你需要收集日志、过滤错误和警告、绘制图表，然后输出 PDF。
收集日志
通常，在 TiDB 集群上进行混沌实验时，会返回很多错误。要收集这些错误日志，请运行以下 kubectl logs 命令：

kubectl logs -n tidb-test -–since=24h >> tidb.log

在命名空间 tidb-test 中，特定的 Pod 在过去 24 小时内生成的所有日志都会保存到 tidb.log 文件中。
过滤错误和警告
在此步骤中，你必须从日志中过滤错误消息和警告消息。有两种选择：

使用文本处理工具，例如 awk. 这需要精通 Linux/Unix 命令。
写一个脚本。如果你不熟悉 Linux/Unix 命令，这会是更好的选择。

提取的错误和警告消息将在下一步中进行进一步分析。
画图
对于绘图，我推荐 gnuplot，一个 Linux 命令行绘图工具。在下面的示例中，我导入了压力测试结果并创建了一个折线图，以显示当特定 Pod 不可用时每秒查询次数 (QPS) 受到的影响。由于混沌实验是周期性进行的，因此 QPS 的数量呈现出一个规律：它会突然下降，然后迅速恢复正常。

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QPS 折线图
生成 PDF 格式的报告
目前，没有可用的 API 用于生成 Chaos Mesh 报告或分析结果。我的建议是生成 PDF 格式的报告，以便在不同的浏览器上可读。就我而言，我使用 gopdf，这是一个允许用户创建 PDF 文件的支持库。它还允许你插入图像或绘制表格，满足混沌工程报告的需求。
最后一步是每天在预定时间简单地运行整个系统。我的选择是 crond，一个在后台执行 cron 作业的命令行工具，用于每天清晨执行命令。所以，当我开始工作时，每天都有一份报告在等着我。
构建日报 Web 应用程序然而，我想让报告更具可读性和可访问性。如果你可以在 Web 应用程序上查看报告不是更好吗？起初，我想添加一个后端 API 和一个数据库来存储所有报告数据。这听起来很适用，但可能工作量太大，因为我只想知道哪个报告需要进一步排除故障。准确信息可以显示在文件名中，例如：report-2021-07-09-bad.pdf。这样，报告系统的工作量和复杂性会大大降低。
尽管如此，还是需要改进后端接口，丰富报表内容。但就目前而言，一个日常的、可行的报告系统就可以了。
就我而言，我使用 Vue.js 来搭建 Web 应用程序，UI 库使用 antd 。之后，我将自动生成的报告保存到静态资源文件夹 static 来更新页面内容。这允许 Web 应用程序读取静态报告，然后将它们呈现到前端页面。有关详细信息，请查看在 vue-cli 3 中使用 antd。
下面是我为日报开发的 Web 应用程序示例。红色卡片表示我应该检查测试报告，因为在运行混沌实验后会抛出异常。

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日报 Web 应用程序
单击卡片将打开报告，如下所示。我使用 pdf.js 来呈现 PDF。

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PDF 格式的日报
概括 Chaos Mesh 日报系统在我们公司上线了四个月。幸运的是，该系统帮助我们在极端情况下发现了多个项目的错误。例如，有一次我们将网络重复和网络丢失故障注入到应用程序中，并将重复和丢包率设置为高水平。结果，应用程序在消息解析和请求分发过程中遇到了意外情况。返回了一个致命错误，程序异常退出。在日报的帮助下，我们很快得到了具体错误的图表和日志。我们使用该信息轻松定位异常原因，并修复了系统漏洞。
Chaos Mesh 使你能够模拟大多数云原生应用程序可能遇到的故障。在本文中，我创建了一个 PodChaos 实验，观察到当 Pod 不可用时，TiDB 集群中的 QPS 会受到影响。分析日志后，我可以提升系统的健壮性和高可用性。我还构建了一个 Web 应用程序来生成用于故障排除和调试的日报。你也可以自定义报告以满足自己的要求。
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