超級(jí)賬本Indy的混沌工程在區(qū)塊鏈中的應(yīng)用

混沌和工程這兩個(gè)詞似乎并沒(méi)有聯(lián)系在一起過(guò)。在本文中，我們將探討它們?yōu)槭裁纯梢月?lián)系在一起，并進(jìn)一步討論這個(gè)工程規(guī)程在區(qū)塊鏈中的應(yīng)用。這一部分的第2部分將著重于超級(jí)賬本Indy的混沌工程的具體實(shí)現(xiàn)。我們使用了一個(gè)在業(yè)界并不常見(jiàn)的縮寫——混沌實(shí)驗(yàn)框架（chaos experimental framework， CEF）。在本文中，它作為一個(gè)簡(jiǎn)短形式的使用純粹是為了方便。

這是一個(gè)由大規(guī)模分布式系統(tǒng)組成的微服務(wù)時(shí)代。Netflix， linkein， Medium， Amazon， Microsoft Azure， Uber， AirBnB等等。沒(méi)有一個(gè)人，甚至是整個(gè)團(tuán)隊(duì)的架構(gòu)師和程序員能夠希望將這種分布式系統(tǒng)的復(fù)雜架構(gòu)牢記于心。甚至這樣一個(gè)系統(tǒng)的靜態(tài)配置也由運(yùn)行在異構(gòu)硬件或云上的多個(gè)服務(wù)組成，這些服務(wù)通過(guò)運(yùn)行在許多邊緣設(shè)備上的具有多個(gè)sla和用戶界面（ui）的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接。結(jié)合這種靜態(tài)復(fù)雜性，這種系統(tǒng)的實(shí)時(shí)行為引入了來(lái)自用戶的獨(dú)立輸入和驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)組件進(jìn)程的疊加。

組件可能會(huì)崩潰、降級(jí)或行為失常。惡意或不稱職的用戶無(wú)處不在?；煦绻こ陶窃谶@個(gè)時(shí)代發(fā)展起來(lái)的，最初是作為一種粗略的方法來(lái)測(cè)量這樣一個(gè)系統(tǒng);通過(guò)實(shí)踐提煉成一種哲學(xué)和一種通過(guò)會(huì)議、工具和廣泛采用的被廣泛接受的方法。

你可能會(huì)說(shuō)，比特幣和以太坊等不受許可的公共區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)存在于一個(gè)混亂的環(huán)境中。他們已經(jīng)不知不覺(jué)地陷入混亂。節(jié)點(diǎn)連接網(wǎng)絡(luò)，惡意攻擊者不斷探查系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)連接中斷。這種混亂和混沌工程是有區(qū)別的?；煦绻こ淌且婚T利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)揭示系統(tǒng)缺陷的工程學(xué)科。

首先，我們介紹了混沌工程的一些基本歷史和原理，以及混沌工程在現(xiàn)有分布式系統(tǒng)中的應(yīng)用。有一個(gè)用于混沌工程的開(kāi)源存儲(chǔ)庫(kù)，稱為chaos toolkit。Chaos toolkit是開(kāi)源的，使用一個(gè)用于表示實(shí)驗(yàn)的開(kāi)放API來(lái)推廣混沌工程交互。該工具包可以使用開(kāi)放API進(jìn)行擴(kuò)展，Kubernetes、AWS、Azure等已經(jīng)提供了一些驅(qū)動(dòng)程序。它還可以用于在持續(xù)集成和構(gòu)建中自動(dòng)化混沌工程。

在本系列的第二篇文章中，我們將研究開(kāi)放源碼的“混沌”工具包，并了解它是如何在Hyperledger Indy上用于這些實(shí)驗(yàn)的。這將激勵(lì)人們密切關(guān)注他們自己的DLT平臺(tái)，并創(chuàng)建一個(gè)成熟的混亂實(shí)驗(yàn)套件來(lái)強(qiáng)化他們自己的平臺(tái)。

縱觀歷史

自2008年Netflix開(kāi)始將服務(wù)器從數(shù)據(jù)中心轉(zhuǎn)移到云端以來(lái)，他們的工程師一直在生產(chǎn)中進(jìn)行某種形式的彈性測(cè)試。直到后來(lái)他們對(duì)它的研究才被稱為混沌工程。Chaos Monkey開(kāi)始了這種實(shí)踐，以關(guān)閉生產(chǎn)環(huán)境中的服務(wù)而聞名。混沌原理使這門學(xué)科形式化了。Netflix的Chaos自動(dòng)化平臺(tái)24/7在其生產(chǎn)微服務(wù)架構(gòu)上運(yùn)行Chaos實(shí)驗(yàn)。

對(duì)于那些對(duì)混沌工程作為一門學(xué)科感興趣的人來(lái)說(shuō)，這里是一個(gè)精心整理的資源列表。O ‘Reilly發(fā)表了一篇關(guān)于混沌工程的優(yōu)秀背景文章，可以免費(fèi)獲得。因?yàn)镺 ’Reilly需要注冊(cè)才能下載鏈接，所以不提供鏈接。

混沌工程的實(shí)踐

為了在規(guī)模上解決分布式系統(tǒng)的弱點(diǎn)，混沌工程可以被看作是發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)弱點(diǎn)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)造和運(yùn)行。這些表面上的弱點(diǎn)可以作為系統(tǒng)的限制加以解決。可以通過(guò)重復(fù)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證這種弱點(diǎn)。

第一步是測(cè)量系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)。這個(gè)系統(tǒng)通過(guò)它的輸出而為人所知。需要一個(gè)穩(wěn)定的輕觸式監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)測(cè)量系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)。輕觸意味著測(cè)量的行為不會(huì)顯著改變系統(tǒng)的行為。穩(wěn)態(tài)的發(fā)現(xiàn)需要回答以下問(wèn)題。

· 測(cè)量的是什么？系統(tǒng)變量（如cpu使用率、內(nèi)存消耗）或業(yè)務(wù)變量（如響應(yīng)時(shí)間和其他特定于應(yīng)用程序的指標(biāo)）。有時(shí)候度量標(biāo)準(zhǔn)涵蓋了這兩個(gè)方面。

· 穩(wěn)態(tài)有時(shí)間相關(guān)的元素嗎？一天中不同時(shí)間或不同季節(jié)的使用和資源利用模式可能不同。

下面給出了設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)，并建立了一個(gè)混沌工程框架（CEF）和一個(gè)運(yùn)行在區(qū)塊鏈觀點(diǎn)下的過(guò)程。

· 一個(gè)已知的弱點(diǎn)不應(yīng)該成為實(shí)驗(yàn)的對(duì)象。如果一個(gè)1/3的攻擊破壞了共識(shí)（對(duì)于BFT），那么關(guān)閉一個(gè)致命的共識(shí)成員百分比就會(huì)產(chǎn)生已知的后果，并且無(wú)法從這類實(shí)驗(yàn)中獲得洞見(jiàn)。在一些實(shí)驗(yàn)中，數(shù)字可能會(huì)低于關(guān)鍵閾值。

· 對(duì)于區(qū)塊鏈，混沌工程實(shí)驗(yàn)應(yīng)該通過(guò)隨機(jī)組合的實(shí)驗(yàn)，著眼于共識(shí)、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)層以及身份、智能合約、治理、用戶交互等交叉元素。當(dāng)我們?cè)诘诙恼轮杏懻揑ndy上現(xiàn)有的混沌實(shí)踐時(shí)，我們可以看到該實(shí)踐是如何應(yīng)用的。隨機(jī)化實(shí)驗(yàn)。了解穩(wěn)態(tài)研究中資源利用和系統(tǒng)響應(yīng)的周期，并密切關(guān)注實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用的任何特殊情況。

· 當(dāng)實(shí)驗(yàn)揭示底層框架的弱點(diǎn)時(shí)，應(yīng)該提供盡可能多的信息來(lái)隔離流程、api或系統(tǒng)行為的組合。這有助于修復(fù)系統(tǒng)，使其不會(huì)以同樣的方式失敗。

· 混沌工程不同于單元測(cè)試和集成測(cè)試。這與進(jìn)行故障注入和故障測(cè)試也不一樣。CEF可以使用一些故障注入工具。故障注入和故障測(cè)試通常一次只針對(duì)一種故障模式?；煦绻こ讨荚谕ㄟ^(guò)事件的隨機(jī)組合來(lái)揭示系統(tǒng)的新知識(shí);包括良性或有益的場(chǎng)景，如客戶流量激增。除了常規(guī)的測(cè)試工具和實(shí)踐之外，還應(yīng)該實(shí)現(xiàn)混沌工程實(shí)踐。

· 從開(kāi)發(fā)和測(cè)試網(wǎng)絡(luò)的實(shí)驗(yàn)開(kāi)始，在通過(guò)修復(fù)未發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題來(lái)確保此類網(wǎng)絡(luò)的完整性之后，我們將逐步進(jìn)行生產(chǎn)。只有在生產(chǎn)中才能觀察到小工序停產(chǎn)的非線性效應(yīng)。

· 與整個(gè)團(tuán)隊(duì)，尤其是devops工程師和開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行溝通和合作。強(qiáng)調(diào)混沌工程不是一種對(duì)抗性的情況;以及實(shí)驗(yàn)是如何使整個(gè)系統(tǒng)變硬的。可以通過(guò)具體的示例討論開(kāi)發(fā)活動(dòng)的上層（包括體系結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)和工程實(shí)現(xiàn)）的優(yōu)勢(shì)。此外，還需要與企業(yè)的業(yè)務(wù)端進(jìn)行溝通。

· 從時(shí)間和實(shí)驗(yàn)本身兩個(gè)方面使實(shí)驗(yàn)隨機(jī)化。注意在穩(wěn)態(tài)研究期間收獲的資源利用和系統(tǒng)響應(yīng)的周期，同時(shí)要注意實(shí)驗(yàn)期間適用的任何特殊情況。

· 自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)的運(yùn)行，包括快速關(guān)閉實(shí)驗(yàn)的方法，特別是在生產(chǎn)環(huán)境中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)。當(dāng)然，這意味著自動(dòng)化監(jiān)控，以及混沌框架和監(jiān)控系統(tǒng)之間的某種形式的耦合。

· 避免半途而廢。實(shí)驗(yàn)的結(jié)果不應(yīng)該對(duì)生產(chǎn)造成很大的破壞。上面討論的各種步驟應(yīng)該有助于實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。人們可以把這個(gè)系統(tǒng)分成兩部分;一種不受實(shí)驗(yàn)干擾的控制系統(tǒng)，一種處于混沌狀態(tài)的系統(tǒng)，也可以通過(guò)測(cè)量來(lái)觀察實(shí)驗(yàn)的效果。這是混沌工程的高級(jí)實(shí)踐。

· 規(guī)模：在Netflix上，使用Chaos Monkey，只關(guān)閉單個(gè)進(jìn)程或vm，逐步升級(jí)到Chaos Kong，關(guān)閉整個(gè)數(shù)據(jù)中心或區(qū)域。通過(guò)這種方式，他們可以看到整個(gè)地區(qū)的失敗的影響。

· 混亂成熟度模型;談到了混沌工程的各個(gè)成熟度級(jí)別。各種軸：開(kāi)發(fā)系統(tǒng)到生產(chǎn);實(shí)驗(yàn)的多樣性和復(fù)雜性;混沌工程自動(dòng)化水平研究團(tuán)隊(duì)對(duì)實(shí)踐的熟悉程度是一個(gè)連續(xù)的過(guò)程;實(shí)驗(yàn)的規(guī)模。DLT系統(tǒng)在每個(gè)軸上都處于不同的水平。成熟度模型有一些粗略和現(xiàn)成的名稱，這取決于系統(tǒng)在過(guò)程中的位置?；镜?，簡(jiǎn)單的，復(fù)雜的，高級(jí)的等等。一個(gè)確定這一點(diǎn)的分類可以在前面引用的書(shū)中找到。

· 區(qū)塊鏈框架在公共區(qū)塊鏈或許可區(qū)塊鏈的多企業(yè)環(huán)境中最有效。在公共區(qū)塊鏈中，環(huán)境不受單一類型實(shí)體的控制。首要的挑戰(zhàn)是在多利益相關(guān)者的環(huán)境中創(chuàng)建、溝通和執(zhí)行CEF。使用持續(xù)進(jìn)修基金的好處應(yīng)該非常清楚。如果CEF是在開(kāi)發(fā)的初始階段建立的，這應(yīng)該不會(huì)構(gòu)成很大的挑戰(zhàn)，因?yàn)殚_(kāi)發(fā)人員、業(yè)務(wù)用戶和操作人員對(duì)平臺(tái)的穩(wěn)定性期望很低。然后，應(yīng)允許持續(xù)進(jìn)修基金與DLT框架的其他部分一起成長(zhǎng)，并可成為生態(tài)系統(tǒng)的自然組成部分。有關(guān)持續(xù)進(jìn)修基金實(shí)務(wù)的協(xié)議，應(yīng)成為各方在獲批準(zhǔn)的情況下就管理事宜進(jìn)行的初步協(xié)議及討論的一部分。

· 對(duì)于公共區(qū)塊鏈，開(kāi)發(fā)者社區(qū)的購(gòu)買以及與其他參與者的清晰溝通是采用區(qū)塊鏈的必要條件;需要從建立良好的測(cè)試網(wǎng)絡(luò)到用于CEF部署的生產(chǎn)系統(tǒng)的路徑。這可能并不容易，因?yàn)楣矃^(qū)塊鏈的利益相關(guān)者和治理方面仍在不斷涌現(xiàn)和發(fā)展。存在危機(jī)，比如以太坊的DAO黑客事件，或者比特幣的規(guī)模之爭(zhēng)，都暴露了系統(tǒng)的脆弱性，并提出了一些特別的解決方案。一個(gè)良好的CEF和混沌成熟度模型的進(jìn)展可能已經(jīng)暴露了這些漏洞，并尋找更早開(kāi)始的解決方案。在核心系統(tǒng)和邊緣系統(tǒng)中，還有許多其他的漏洞，一個(gè)發(fā)展良好的持續(xù)進(jìn)修基金本可以針對(duì)這些漏洞。

· 在企業(yè)區(qū)塊鏈中，為了將CEF投入生產(chǎn)，聯(lián)邦測(cè)試網(wǎng)絡(luò)是必要的。大多數(shù)企業(yè)區(qū)塊鏈都是如此。

· 另一點(diǎn)是關(guān)于驅(qū)動(dòng)CEF工程實(shí)踐的具體實(shí)現(xiàn)的知識(shí)。例如，在超分類結(jié)構(gòu)中，背書(shū)策略指導(dǎo)共識(shí)的形成，因此在背書(shū)策略出現(xiàn)最少背書(shū)人之前刪除背書(shū)人可以揭示具體實(shí)施中的弱點(diǎn)。在Corda中，取出公證網(wǎng)絡(luò)的一部分，在部分網(wǎng)絡(luò)流量中引入延遲，干擾Corda防火墻等。

結(jié)論

回顧當(dāng)前大規(guī)模分布式系統(tǒng)中的混沌工程實(shí)踐，揭示了混沌工程的潛力和作用。許多公司的采用，包括在飛機(jī)測(cè)試和醫(yī)院系統(tǒng)等在生產(chǎn)系統(tǒng)中進(jìn)行實(shí)踐的領(lǐng)域，表明了它的實(shí)用性，甚至在敏感的應(yīng)用程序中也是如此。

在區(qū)塊鏈框架中設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)需要結(jié)合框架中的專門知識(shí)、暴露于《綜合框架》背后的原則，以及組建一個(gè)在各個(gè)級(jí)別上開(kāi)展工作的小組，以創(chuàng)建一種隨平臺(tái)發(fā)展的做法，從而增強(qiáng)對(duì)具體實(shí)施的信心，從而推動(dòng)采用。