PowerfulSeal：为你的Kubernetes集群注入“混乱”，强化系统韧性-优快云博客

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PowerfulSeal简介

PowerfulSeal是一款开源工具，它能够为Kubernetes集群注入故障，以便尽早发现潜在问题。通过编写描述完整混沌实验的场景（scenarios），PowerfulSeal能够模拟各种真实的故障场景，如节点宕机、Pod被杀、网络分区等，从而帮评估集群的弹性和恢复能力。

PowerfulSeal不仅支持Kubernetes，还兼容OpenStack、AWS、Azure、GCP等云平台和本地机器，提供了广泛的适用性。此外，它还支持Prometheus和Datadog等监控工具，方便收集实验过程中的性能指标，进一步分析系统的行为。

PowerfulSeal的工作原理

PowerfulSeal的工作原理基于yaml格式的策略文件（policies）。这些策略文件定义了混沌实验的具体步骤和条件，包括要执行的故障类型、目标对象、检查点等。当PowerfulSeal运行时，它会读取这些策略文件，并根据定义的步骤逐一执行故障注入和状态检查。

例如，一个策略可能定义了一个场景：首先杀死一个Pod，然后检查该Pod所属的服务是否仍然能够响应HTTP请求。通过这样的场景设计，我们可以模拟Pod故障并验证服务的恢复能力。

PowerfulSeal的使用示例

杀死Pod并验证服务恢复

以下是一个简单的PowerfulSeal策略示例，展示了如何杀死一个Pod并验证服务的恢复能力。

scenarios:
- name: Kill one pod in my namespace, make sure the service responds
  steps:
  # kill a pod from `myapp` namespace
  - podAction:
      matches:
        - namespace: myapp
      filters:
        - randomSample:
            size: 1
      actions:
        - kill:
            probability: 0.75
  # check my service continues working
  - probeHTTP:
      target:
        service:
          name: my-service
          namespace: myapp
        endpoint: /healthz

示例中，首先定义了一个名为“Kill one pod in my namespace, make sure the service responds”的场景。该场景包含两个步骤：

杀死一个Pod：

使用podAction来匹配myapp命名空间中的Pod，并通过randomSample过滤器随机选择一个Pod进行杀死操作。kill动作设置了75%的概率来执行杀死操作，这意味着每次运行该策略时，都有75%的概率会杀死一个Pod。

验证服务恢复：

使用probeHTTP来检查my-service服务是否仍然能够响应/healthz端点的HTTP请求。如果服务能够成功响应，那么我们认为该服务已经恢复了正常工作。

模拟节点故障并验证Pod迁移

除了杀死Pod之外，PowerfulSeal还可以模拟节点故障，并验证Pod是否能够正确迁移到其他节点上。以下是一个示例策略：

scenarios:
- name: Simulate node failure and verify Pod migration
  steps:
  # cordon a node from the cluster
  - nodeAction:
      matches:
        - labels:
            role: worker
      filters:
        - randomSample:
            size: 1
      actions:
        - cordon: {}
  # wait for some time to allow Pods to be rescheduled
  - delay:
      duration: 30s
  # check if Pods have been rescheduled to other nodes
  - podCheck:
      matches:
        - namespace: myapp
      filters:
        - status:
            phase: Running
      assertions:
        - notOnNodeWithLabel:
            key: role
            value: worker

示例中，定义了一个名为“Simulate node failure and verify Pod migration”的场景。该场景包含三个步骤：

隔离节点：

使用nodeAction来匹配具有role=worker标签的节点，并通过randomSample过滤器随机选择一个节点进行隔离操作。cordon动作会将该节点标记为不可调度，从而模拟节点故障。

等待Pod迁移：

使用delay动作来等待一段时间（例如30秒），以便Pod有足够的时间被重新调度到其他节点上。

验证Pod迁移：

使用podCheck来检查myapp命名空间中的Pod是否已经被重新调度到其他节点上。我们通过notOnNodeWithLabel断言来验证这些Pod是否不再位于具有role=worker标签的节点上。

网络分区实验

除了上述示例之外，PowerfulSeal还可以模拟网络分区实验。网络分区是指集群中的一部分节点由于网络故障而无法与其他节点通信。以下是一个示例策略：

scenarios:
- name: Simulate network partition and verify service availability
  steps:
  # isolate a subset of nodes from the cluster
  - networkPartition:
      matches:
        - labels:
            env: staging
      filters:
        - randomSample:
            size: 2
      actions:
        - isolate: {}
  # check if services are still available within the isolated subnet
  - probeHTTP:
      target:
        service:
          name: my-service
          namespace: myapp
        endpoint: /healthz
      fromNodesWithLabels:
        env: staging