阿里巴巴一個超級牛逼的混沌實驗實施工具【Chaosblade】-有解無憂

Chaosblade是什么？

Chaosblade是遵循混沌工程（Chaos Engineering）原理的實驗工具，用于模擬常見的故障場景，幫助提升分布式系統的可恢復性和對故障的容錯性，

Chaosblade是建立在阿里巴巴近十年故障測驗和演練實踐基礎上，結合了集團各業務的最佳創意和實踐，

目前支持的演練場景有作業系統類的 CPU、磁盤、行程、網路，Java 應用類的 Dubbo、MySQL、Servlet 和自定義類方法延遲或拋例外等以及殺容器、殺 Pod，具體可執行 blade create -h 查看，

好了，上面的介紹是從Chaosblade的github主頁抄的，

github主頁地址：https://github.com/chaosblade-io/chaosblade/blob/master/README_CN.md

說白了，Chaosblade是一個故障模擬工具，可以模擬比如服務器CPU滿了、磁盤滿了、網路慢、Dubbo某個服務回應時間長、jvm中某個方法拋出例外、呼叫Mysql慢等等，所以這個工具對于大公司來說是非常非常有用的，因為可以提前模擬出各種各樣的故障，從而保證系統的高可用與穩定，

Chaosblade怎么用？

用法非常簡單，分為兩步：

下載壓縮包并解壓：https://github.com/chaosblade-io/chaosblade/releases
解壓之后的檔案中有一個blade的可執行檔案，這就是Chaosblade提供的客戶端工具，我們主要使用這個工具來進行故障模擬，

關于blade的各種引數詳解，大家還是去github主頁上去看吧，這里不介紹了，我主要想給大家看一下故障模擬的具體使用以及效果，

接下來會介紹Chaosblade六個使用場景：

模擬服務器CPU爆滿
模擬服務器磁盤爆滿
模擬呼叫某個Dubbo服務超時
模擬JVM中某個方法拋出例外或者修改方法回傳值
模擬呼叫Mysql超時或出現例外
模擬服務器網路緩慢

場景一：服務器CPU爆滿

故障演練前系統的cpu狀態，直接使用top -o CPU命令查看：

Chaosblade: 阿里一個超級牛逼的混沌實驗實施工具

進行故障演練：

$ ./blade create cpu fullload
{"code":200,"success":true,"result":"a0682a98d0d7d900"}

命令執行后回傳成功則證明故障演練成功，再查看top -o CPU命令：
Chaosblade: 阿里一個超級牛逼的混沌實驗實施工具
我們通過結果可以看出來Chaosblade應該就是讓自己去占滿cpu從而使服務器的cpu爆滿，

場景二：服務器磁盤爆滿

如果要模擬磁盤爆滿，實際上只需要在某個檔案夾中去生成一個很大的檔案就行了，所以我們這里創建一個/bladedisk檔案夾，

進行故障演練前，/bladedisk檔案夾的大小為：

$ du -sh /bladedisk/
  0B    /bladedisk/

進行故障演練，執行一下命令：

./blade create disk fill -d --mount-point /bladedisk --size 1024

正常情況下會在/bladedisk檔案夾下創建一個chaos_filldisk.log.dat檔案，此檔案的大小為1024個位元組，

我這里為什么說正常情況下，因為我用的是Max OX系統，在執行上面的命令時會報錯，具體的錯誤已提交github issues，感興趣的可以關注一下，issue地址，
小花絮：在提交issue時，我用的中文，但是被chaosblade-bot自動翻譯為了英文，很厲害，

那么大家可以在自己的系統中試試，這個issue解決后，我會對文章進行更新后補充，大家這里只需要知道Chaosblade可以模擬這種場景以及對應的原理就行了，

場景三：呼叫某個Dubbo服務超時

官網的Demo中給我們提供了：

dubbo-provider
dubbo-consumer

大家把上面的服務提供者和服務消費者jar包下載下來之后，進到下載目錄，然后通過下面命令運行起來：

#啟動 dubbo-provider
nohup java -Djava.net.preferIPv4Stack=true -Dproject.name=dubbo-provider -jar dubbo-provider-1.0-SNAPSHOT.jar > provider.nohup.log 2>&1 &
#稍等 2 秒，然后啟動 dubbo-consumer
nohup java -Dserver.port=8080 -Djava.net.preferIPv4Stack=true -Dproject.name=dubbo-consumer -jar dubbo-consumer-1.0-SNAPSHOT.jar > consumer.nohup.log 2>&1 &

nohup是linux中的命令，可以讓java命令后臺運行，

運行起來后，可以通過下面的命令來進行服務呼叫：

http://localhost:8080/hello?msg=world

正常情況下，該請求會很快的完成并回傳：

{
"date": "Wed Jul 03 16:33:10 CST 2019",
"msg": "Dubbo Service: Hello world"
}

進行故障演練：

$ ./blade prepare jvm --process dubbo.consumer
{"code":200,"success":true,"result":"5cdbc31f46a3d621"}
$ ./blade create dubbo delay --time 3000 --service com.alibaba.demo.HelloService --methodname hello --consumer --process dubbo.consumer
{"code":200,"success":true,"result":"3e705e8babe8a86c"}

上面的命令會使consumer在呼叫com.alibaba.demo.HelloService服務的hello方法時增加3秒的延時，當我們訪問上面訪問的路徑時會比之前等待的更久一點，

在對dubbo進行故障演練時，其實支持的細分場景很多，因為在dubbo中分為consumer和provider兩種角色，當consumer在呼叫provider時，我們現在想使這個請求增加延時，我們既可以在provider端針對指定的服務增加延時，也可以在consumer呼叫時針對指定的服務進行延時，所以我們可以稍微看下上面的命令，它其實是在consumer進行控制的，命令也是支持在provider端進行控制的，我們運行一下以下命令：

blade create dubbo delay --help

將看到幫助中有下面的資訊：

Flags:
      --appname string          The consumer or provider application name
      --consumer                To tag consumer role experiment.
      --effect-count string     The count of chaos experiment in effect
      --effect-percent string   The percent of chaos experiment in effect
  -h, --help                    help for delay
      --methodname string       The method name
      --offset string           delay offset for the time
      --process string          Application process name
      --provider                To tag provider experiment
      --service string          The service interface
      --time string             delay time (required)
      --timeout string          set timeout for experiment
      --version string          the service version

其中就有--consumer和--provider，表示的就是命令中可以控制服務呼叫的兩端，所以如果我們想控制provider端，想讓某個介面被呼叫時超時的話，是完全可以進行故障演練的，

那么關于底層原理的話，需要大家對Dubbo比較了解，Dubbo中是有動態配置功能的，所以Chaosblade應該也是利用了dubbo的動態配置功能，

場景四：JVM中某個方法拋出例外或者修改方法回傳值

Chaosblade支持直接操作jvm中的方法，使它拋出例外或修改其回傳值，

先準備一個MockJvm類：

package com;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class MockJvm {
    public String test() {
        return "test...";
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        MockJvm testJVM = new MockJvm();

        while (true) {
            try {
                System.out.println(testJVM.test());
            } catch (Exception e) {
                System.out.println(e.getMessage());
            }
            TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
        }
    }
}

這個類會每隔三秒呼叫一下test方法，并列印出方法的回傳值，并且在捕獲test方法所拋出的例外進行列印，test方法默認回傳"test"，我們運行這個類，讓這個類一直在運行狀態，正常運行時，控制臺會列印如下：

test...
test...
test...
test...

方法拋出例外

$ ./blade prepare jvm --process MockJvm
{"code":200,"success":true,"result":"5ff98509d2334906"}
$ ./blade create jvm throwCustomException --process MockJvm --classname com.MockJvm --methodname test --exception java.lang.Exception
{"code":200,"success":true,"result":"f9052478db2f7ffc"}

上面的命令模擬了MockJvm行程下的com.MockJvm類中的test方法會拋出java.lang.Exception例外，一旦這個命令執行成功，那么我們上面一直在運行的代碼控制臺將拋出例外：

test...
test...
test...
chaosblade-mock-exception
chaosblade-mock-exception

使用以下命令可以撤回剛剛的場景模擬：

./blade destroy f9052478db2f7ffc // f9052478db2f7ffc，

撤回之后，控制臺將恢復正常的列印：

chaosblade-mock-exception
chaosblade-mock-exception
chaosblade-mock-exception
chaosblade-mock-exception
test...
test...

修改方法的回傳值
使用以下命令可以修改方法的回傳值：

$ ./blade create jvm return --process MockJvm --classname com.MockJvm --methodname test --value hahaha...
{"code":200,"success":true,"result":"9ffce12b1fdc2580"}

控制臺將列印出：

test...
test...
test...
hahaha...
hahaha...
hahaha...

可以看到成功修改了test方法的回傳值，

場景五：呼叫Mysql超時或出現例外

Chaosblade目前支持Mysql場景分為呼叫Mysql超時或者執行陳述句時出現例外，但是它是在JDBC這一層進行控制的，并沒有真正的去控制mysql服務端，

這里先用JDBC寫一個測驗類：

package com;

import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.ResultSet;
import java.sql.Statement;
import java.time.LocalDateTime;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class JDBCConnection {
    public static String url_encrypt="jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/test?useSSL=false";
    public static String user="root";
    public static String password="Nice89163";

    public static void main(String[] args) throws Exception
    {
        Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");
        Connection conn  = DriverManager.getConnection(url_encrypt,user,password);
        Statement stmt= conn.createStatement();

        while (true) {
            try {
                LocalDateTime before = LocalDateTime.now();
                ResultSet rs = stmt.executeQuery("select * from t_test");
                LocalDateTime after = LocalDateTime.now();
                System.out.println("執行時間：" + (after.getSecond() - before.getSecond()));
            } catch (Exception e) {
                System.out.println(e.getMessage());
            }
            TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
        }

    }
}

這個JDBCConnection類直接使用JDBC來執行sql，依賴mysql-connector-java對應的jar，這里我在測驗的時候發現，如果使用mysql-connector-java@5.1.47這個版本可以正常的進行故障模擬，如果使用mysql-connector-java@8.0.15版本則不能進行正常的故障模擬，具體原因還沒有去查，

這個測驗的功能是去進行select查詢，并且如果在select的時候如果拋出例外會被捕獲并且進行列印，并且還會計算select陳述句執行所花費的時間，

首先將上面的類運行起來，控制臺將一直列印如下：

執行時間：0
執行時間：0
執行時間：0

呼叫Mysql拋出例外

運行下面的命令開始故障模擬：

$ ./blade prepare jvm --process JDBCConnection
{"code":200,"success":true,"result":"f278e66ddb1b4e11"}
$ ./blade create mysql throwCustomException --database test --host 127.0.0.1 --port 3306 --process JDBCConnection --sqltype select --table t_test --exception java.lang.Exception
{"code":200,"success":true,"result":"ddd6799da50f9201"}

命令執行成功后，控制臺將列印出例外：

執行時間：0
執行時間：0
執行時間：0
Unexpected exception encountered during query.
Unexpected exception encountered during query.

使用以下命令可以撤回剛剛的場景模擬：

./blade destroy ddd6799da50f9201

撤回之后，控制臺將恢復正常的列印：

Unexpected exception encountered during query.
Unexpected exception encountered during query.
Unexpected exception encountered during query.
執行時間：0
執行時間：0

呼叫Mysql增加延遲

直接使用以下命令將使得在執行select時增加4秒的延時，注意都是在JDBC層控制的，

$ ./blade create mysql delay --database test --host 127.0.0.1 --port 3306 --process JDBCConnection --sqltype select --table t_test --time 4000
{"code":200,"success":true,"result":"8e5b35e76098caab"}

命令執行完成后，控制臺將列印出：

執行時間：0
執行時間：0
執行時間：4
執行時間：4
執行時間：4

場景六：服務器網路緩慢

Chaosblade也可以對網路進行控制，比如運行下面命令可以限制經過eth0網卡的網路都會延遲3秒：

./blade create network delay --interface eth0 --time 3000

不過Mac系統還不支持這個場景，因為它實際是利用的linux系統下的tc(Traffic Control)命令，所以要模擬的話就要使用linux系統，這里我就不去模擬了，

總結

我相信通過這篇文章，大家應該對Chaosblade的作用和功能都有所了解了，有什么不同意見的，歡迎在在評論區討論

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