智慧支付穩定性測試實戰
本文根據美團高階測試開發工程師勳偉在美團第44期技術沙龍“千萬級日活App的質量保證”的演講整理而成。主要介紹了美團智慧支付業務在穩定性方向遇到的挑戰，並重點介紹QA在穩定性測試中的一些方法與實踐。
背景
美團支付承載了美團全部的交易流量，按照使用場景可以將其分為線上支付和智慧支付兩類業務。線上支付，支撐使用者線上消費場景，處理美團所有線上交易，為團購、外賣、酒店旅遊等業務線提供支付能力；智慧支付，支撐使用者到店消費場景，處理美團所有線下交易，通過智慧POS、二維碼支付、盒子支付等方式，為商家提供高效、智慧化的收銀解決方案。其中，智慧支付作為新擴充套件的業務場景，去年也成為了美團增速最快的業務之一。
面臨的挑戰
而隨著業務的快速增長，看似簡單的支付動作，背後系統的複雜度卻在持續提升。體現在：上層業務入口、底層支付渠道的不斷豐富，微服務化背景下系統的縱向分層、服務的橫向拆分，還有對外部系統（營銷中心、會員中心、風控中心等）、內部基礎設施（佇列、快取等）的依賴也越來越多，整條鏈路上的核心服務節點超過20個，業務複雜度可想而知。
此外，技術團隊在短時間內就完成了從幾個人到近百人規模的擴張，這也是一個潛在的不穩定因素。曾經在一段時間內，整個系統處在“牽一髮而動全身”的狀態，即使自身系統不做任何發版升級，也會因為一些基礎設施、上下游服務的問題，業務會毫無徵兆地受到影響。
痛定思痛，我們對發生過的線上問題進行復盤，分析影響服務穩定性的原因。通過資料發現，72%的嚴重故障集中在第三方服務和基礎設施故障，對應的一些典型事故場景，比如：第三方支付通道不穩定、基礎設施（如訊息佇列）不穩定，進而導致整個系統雪崩，當依賴方故障恢復後，我們的業務卻很難立即恢復。
解決方案
基於這些問題，我們開展了穩定性建設專項，目的很明確：提升服務的可用性。目標是逐步將系統可用性從2個9提升到3個9，再向4個9去努力。這個過程中最核心的兩個策略：柔性可用，意思是儘可能保證核心功能可用，或在有損情況下儘可能保證核心使用者體驗，降低影響；另一個是快速恢復，即用工具或機制保證故障的快速定位和解決，降低故障修復時間。
圍繞這兩個策略，在穩定性建設中的常見操作：限流、熔斷降級、擴容，用於打造系統的柔性可用；故障響應SOP、故障自動處理，用於故障處理時的快速恢復。而QA的工作更側重於對這些“常見操作”進行有效性驗證。基於經驗，重點介紹“三把利劍”：故障演練、線上壓測、持續運營體系。
故障演練的由來
舉個真實的案例，在一次處理某支付通道不穩定的線上問題時，開發同學執行之前已經測試通過的預案（服務端關閉該通道，預期客戶端將該支付通道的開關置灰，並會提示使用者使用其他支付方式），但執行中卻發現預案無法生效（服務端操作後，客戶端該支付通道仍處於開啟狀態）。非故障場景下預案功能正常，故障場景下卻失效了。
這就是故障演練的由來，我們需要儘可能還原故障場景，才能真正驗證預案的有效性。
故障演練的整體方案
故障演練的整體方案，主要分為三部分：
- 負載生成模組，負責儘可能還原系統的真實執行場景（要求覆蓋核心業務流程）。
- 故障注入模組，包含故障注入工具、故障樣本庫（涵蓋外部服務、基礎元件、機房、網路等各種依賴，並重點關注超時、異常兩種情況）。
- 業務驗證模組，結合自動化測試用例和各個監控大盤來進行。
為了更高效地開展故障演練，我們的策略是分為兩個階段進行。首先，針對單系統進行故障演練，從故障樣本庫出發，全面覆蓋該系統所有的保護預案；在此基礎上，進行全鏈路故障演練，聚焦核心服務故障，驗證上下游服務的容錯性。
故障演練的效果
事實證明，故障演練確實給我們帶來了很多“驚喜”，暴露了很多隱患。這裡列舉三類問題：資料庫主從延遲影響交易；基礎設施故障時，業務未做降級；依賴服務超時設定不合理、限流策略考慮不足等。
線上壓測的由來
面對業務的指數級增長，我們必須對系統可承載的流量做到心中有數。對於QA來說，需要找到精準、高效的系統容量評估方法。我們碰到的難點包括：鏈路長、環節多、服務錯綜複雜，線下環境與線上差異大等等，基於測試有效性和測試成本考慮，我們決定要做線上壓測，而且要實現全鏈路的線上壓測。
線上壓測的整體方案
全鏈路壓測的實現方案，與業界主流方案沒有太大區別。根據壓測流程，首先，場景建模，以便更真實的還原線上系統執行場景；其次，基礎資料構造，應滿足資料型別以及量級的要求，避免資料熱點；之後，流量構建，讀寫流量構造或回放，同時對壓測流量進行標記和脫敏；再之後，壓測執行，過程中收集鏈路各節點的業務執行狀態、資源使用情況等；最後，生成壓測報告。
基於全鏈路線上壓測方案，可以根據業務需求，靈活地進行單鏈路壓測、分層壓測等。更為重要的是，基於壓測我們可以進行線上的故障演練，用於更加真實的驗證系統限流、熔斷等保護預案。
線上壓測的效果
通過全鏈路線上壓測，一方面讓我們對系統容量做到心中有數，另一方面也讓我們發現了線上系統執行過程中的潛在問題，而且這些問題一般都是高風險的。同樣列舉三類問題：基礎設施優化，如機房負載不均衡、資料庫主從延遲嚴重等；系統服務優化，如執行緒池配置不合理、資料庫需要拆分等；故障預案優化，如限流閾值設定過低，有的甚至已經接近限流邊緣而渾然不知等等。
持續運營體系的由來
智慧支付的穩定性建設是作為一個專項在做，持續了近3個月的時間；在效果還不錯的情況下，我們從智慧支付延伸到整個金融服務平臺，以虛擬專案組的方式再次運轉了3個月的時間。通過專案方式，確實能集中解決現存的大部分穩定性問題，但業務在發展、系統在迭代，穩定性建設必然是一項長期的工作。於是，QA牽頭SRE、DBA、RD，建立了初步的穩定性持續運營體系，並在持續完善。
持續運營體系的整體方案
下面介紹持續運營體系的三大策略：
流程規範工具化，儘可能減少人為意識因素，降低人力溝通和維護成本。
如：配置變更流程，將配置變更視同程式碼上線，以PR方式提交評審；程式碼規範檢查落地到工具，儘可能將編碼最佳實踐抽取為規則，將人工檢查演變為工具檢查。
質量度量視覺化，提取指標、通過資料驅動相關問題的PDCA閉環。
如：我們與SRE、DBA進行合作，將線上系統運維中與穩定性相關的指標提取出來，類似資料庫慢查詢次數、核心服務介面響應時長等等，並對指標資料進行實時監控，進而推進相關問題的解決。
演練壓測常態化，降低演練和壓測成本，具備常態化執行的能力。
如：通過自動化的觸發演練報警，驗證應急SOP在各團隊實際執行中的效果。
基於以上三個策略，構建穩定性持續運營體系。強調閉環，從質量度量與評價、到問題分析與解決，最終完成方法與工具的沉澱；過程中，通過平臺建設來落地運營資料、完善運營工具，提升運營效率。
持續運營體系的效果
簡單展示當前持續運營體系的執行效果，包含風險評估、質量大盤、問題跟進以及最佳實踐的沉澱等。
未來規劃
綜上便是智慧支付QA在穩定性建設中的重點工作。對於未來工作的想法，主要有3個方向。第一，測試有效性提升，持續去擴充套件故障樣本庫、優化演練工具和壓測方案；第二，持續的平臺化建設，實現操作平臺化、資料平臺化；第三，智慧化，逐步從人工運營、自動化運營到嘗試智慧化運營。
作者介紹
勳偉，美團高階測試開發工程師，金融服務平臺智慧支付業務測試負責人，2015年加入美團點評。
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