Principi dell’Ingegneria del Caos

Principles of Chaos Engineering

Il costo dei guasti di sistema può essere astronomico, non solo in termini monetari, ma anche in termini di reputazione del marchio e fiducia dei clienti. Con l’aumentare della complessità dei sistemi, garantirne l’affidabilità diventa critico. L’Ingegneria del Caos, che ha avuto inizio con il “Chaos Monkey” di Netflix che interrompe casualmente i servizi, offre una soluzione. Questo metodo proattivo introduce intenzionalmente guasti di sistema per scoprire vulnerabilità. In questo articolo, approfondiremo i suoi principi fondamentali e la loro importanza per le imprese moderne.

Perché l’Ingegneria del Caos?

I sistemi software moderni nel tempo si sono evoluti verso una complessità tale che i mezzi tradizionali per garantirne l’affidabilità non sono più sufficienti. Sebbene una progettazione meticolosa, test rigorosi e un monitoraggio vigile svolgano un ruolo cruciale, da soli non possono garantire un’esperienza priva di errori in produzione. Questa consapevolezza ci porta alla domanda fondamentale: perché abbiamo bisogno dell’Ingegneria del Caos?

• La complessità dei sistemi moderni: Con il passaggio delle applicazioni da strutture monolitiche ad architetture a microservizi, spesso gestiti da piattaforme come Kubernetes, il sistema risultante diventa una rete di servizi interdipendenti. Ogni servizio, che sia per memorizzare dati o elaborarli, comunica attraverso vari metodi come chiamate API o code di messaggi. Questa configurazione, pur offrendo flessibilità nello sviluppo, introduce anche il rischio di guasti a catena. L’Ingegneria del Caos testa in modo proattivo queste connessioni, garantendo che se una parte fallisce, non provochi il collasso dell’intero sistema.
• L’imprevedibilità dei sistemi distribuiti: I sistemi distribuiti su vari data center o ambienti di cloud ibrido affrontano sfide intrinseche. Fattori come interruzioni di rete o velocità di aggiornamento dei dati diverse possono causare intoppi. L’assicurazione qualità tradizionale potrebbe individuare problemi standard, ma l’Ingegneria del Caos va oltre. Testa scenari unici per gli ambienti distribuiti, garantendo ad esempio che un ritardo in una regione non paralizzi l’intero sistema.
• Costo dei guasti di sistema: Oltre all’impatto finanziario immediato, le interruzioni di sistema possono causare ritardi nelle distribuzioni e una risoluzione dei problemi estesa. In un mondo in cui rilasciamo aggiornamenti frequentemente, un problema non rilevato può rapidamente diventare un problema attivo. Incorporando l’Ingegneria del Caos nei processi regolari, possiamo individuare questi potenziali fattori di disturbo in anticipo, garantendo non solo la funzionalità ma anche la robustezza.

Principi fondamentali dell’Ingegneria del Caos

I concetti fondamentali che sono alla base dell’Ingegneria del Caos sono costruiti su un insieme di principi. Questi principi guidano i professionisti nell’esecuzione di esperimenti di caos in modo oculato ed efficace.

1. Formulare ipotesi sul comportamento dello stato stazionario

Lo “stato stazionario” di un sistema è il suo comportamento operativo standard, la norma. È fondamentale capire questo prima di introdurre il caos, poiché serve come nostro punto di riferimento. Se non sappiamo come si comporta il nostro sistema in condizioni tipiche, come possiamo misurare l’impatto di un guasto simulato? Formulando i nostri esperimenti di caos con ipotesi basate su questo stato stazionario, possiamo fare osservazioni precise su cosa cambia e su cosa rimane resiliente.

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2. Variare eventi del mondo reale

I sistemi del mondo reale sono soggetti a una miriade di eventi imprevedibili. Questi possono variare da picchi di traffico alla perdita improvvisa di un database. Inizia elencando le possibili interruzioni del mondo reale che il tuo sistema potrebbe incontrare. Una volta identificate, simulale. Ad esempio, se sei una piattaforma di e-commerce, cosa succede se il tuo gateway di pagamento fallisce? Disconnettilo intenzionalmente e osserva.

3. Eseguire esperimenti in produzione

Anche se gli ambienti di staging hanno i loro meriti, la natura imprevedibile della produzione offre le informazioni più genuine su come si comportano i sistemi. Questo principio solleva spesso obiezioni, ma è qui che brilla il vero valore dell’Ingegneria del Caos. Ovviamente, questo non significa che ci tuffiamo in modo imprudente. Ogni esperimento in produzione viene eseguito con una pianificazione meticolosa e un piano di rollback ben strutturato. Non si tratta di essere imprudenti, ma di essere realistici ma preparati. Definisci chiaramente i limiti dei tuoi esperimenti e monitorali in tempo reale per comprendere le conseguenze del caos introdotto.

4. Automatizzare gli esperimenti per eseguirli in modo continuo

I sistemi non sono statici. Evolvono, scalano e si adattano. Per garantire che i nostri sistemi rimangano resilienti in mezzo a questa frenesia, i nostri esperimenti di caos devono essere un evento ricorrente. Gli strumenti moderni, da Gremlin a Chaos Monkey, hanno reso possibile automatizzare questi esperimenti. Incorporando il caos nella cadenza regolare delle nostre operazioni, garantiamo che i nostri sistemi siano costantemente convalidati contro possibili interruzioni.

5. Ridurre al minimo il raggio di esplosione

Ma sia chiaro: l’Ingegneria del Caos non si tratta di seminare il caos. Si tratta di una perturbazione controllata. Man mano che iniziamo, i nostri esperimenti dovrebbero essere di piccole dimensioni, influenzando un ambito limitato della nostra base utenti o infrastruttura. In questo modo, impariamo, iteriamo e scaliamo i nostri esperimenti con un rischio minimo. Per un’applicazione basata su cloud, potresti iniziare spegnendo una singola istanza in un cluster. Osserva l’impatto, quindi considera di simulare un fallimento di un’intera zona di disponibilità.

L’importanza delle giornate di gioco

Le giornate di gioco sono simulazioni o esercizi pianificati e controllati in cui le squadre di ingegneria praticano la loro risposta a vari scenari, specialmente scenari di fallimento, per testare sistemi e processi. Questi esercizi sono fondamentali per la disciplina dell’ingegneria del caos e comportano diversi benefici:

• Addestramento di risposta in tempo reale: Le giornate di gioco equipaggiano le squadre per reagire in modo efficiente ed efficace in situazioni reali. È una cosa conoscere il protocollo; è un’altra cosa eseguirlo sotto pressione.
• Rafforzamento della comunicazione tra squadre: Spesso, durante interruzioni o incidenti, più squadre devono collaborare rapidamente. Le giornate di gioco favoriscono una migliore comunicazione tra squadre, evidenziando aree da migliorare.
• Scoperta di debolezze sconosciute: Anche con le migliori pratiche di ingegneria del caos, alcune vulnerabilità potrebbero essere trascurate. Le giornate di gioco spesso mettono in luce queste vulnerabilità, consentendo alle squadre di affrontarle in modo proattivo.
• Miglioramento della documentazione: Le revisioni post-giornate di gioco spesso portano al perfezionamento della documentazione, garantendo chiarezza e facilità di accesso alle informazioni critiche.

Per orchestrare una giornata di gioco efficace, devono essere presenti i seguenti elementi:

• Definizione di obiettivi chiari: Definisci chiaramente i servizi, le risorse o i componenti che desideri prendere di mira. Evita i servizi di produzione critici inizialmente, specialmente se sei nuovo all’ingegneria del caos. Inizia con esperimenti che hanno un impatto potenziale minimo e aumenta gradualmente la portata man mano che acquisisci fiducia ed esperienza.
• Implementazione del monitoraggio e dell’osservabilità: Assicurati di avere strumenti di monitoraggio in tempo reale per rilevare eventuali anomalie rapidamente. Visualizza le metriche chiave e la salute del sistema, in modo che eventuali effetti avversi possano essere osservati istantaneamente. Imposta avvisi per notificare le squadre interessate se qualcosa va oltre il comportamento previsto.
• Avere un piano di rollback: Prima di condurre un esperimento, sappi esattamente come annullare eventuali modifiche o interventi. Ciò potrebbe comportare il riavvio dei servizi, il ripristino dei rilasci o il reindirizzamento del traffico. Assicurati di avere backup di dati e sistemi critici, in modo da poter ripristinare uno stato noto se necessario.
• Involgere tutte le parti interessate: Prima di eseguire un esperimento, assicurati che tutte le parti interessate (dalle squadre di ingegneria al supporto clienti) siano informate e preparate. Questa inclusività non solo prepara l’intera squadra, ma favorisce anche una cultura di proprietà collettiva della affidabilità del sistema. Favorisci una cultura in cui tutti siano consapevoli e possano contribuire agli obiettivi e ai potenziali risultati dell’esperimento.
• Automatizza con cautela: Anche se i tuoi esperimenti di caos sono automatizzati, assicurati che ci sia sempre una supervisione umana, specialmente durante i test iniziali. Implementa controlli di sanità negli script automatizzati per interrompere gli esperimenti se vengono superate determinate soglie critiche.
• Analisi post-mortem: Dopo ogni esperimento di caos, effettua una revisione. Comprendi cosa è andato bene, cosa è andato storto e come ha risposto il sistema. Utilizza queste conoscenze per perfezionare i tuoi futuri esperimenti di caos e anche per migliorare i tuoi sistemi effettivi in base ai comportamenti osservati. Questo processo iterativo è fondamentale per il miglioramento continuo.

Conclusione

Il valore trasformativo dell’ingegneria del caos non riguarda solo il rafforzamento dei sistemi, ma anche la promozione di una cultura di apprendimento continuo e adattabilità. Galvanizza le squadre per interrogare e migliorare in modo collaborativo i comportamenti del sistema, garantendo che quando si verificano interruzioni del mondo reale, la robustezza del sistema e la preparazione della squadra si sinergizzino per ridurre al minimo gli impatti negativi.